بخشی از مقاله
چکیده
هدف از تحقیق حاضر امکانسنجی جوشکاري فولاد HSLA-100 به روش همزن اصطکاکی و بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی حاصل از آن است. بدین منظور جوشکاري در سرعتهاي چرخشی 400، 630 و 800 rpm و سرعت خطی ثابت 100 mm/min انجام شد . ریزساختارهاي حاصل با استفاده از میکروسکوپ نوري و خواص مکانیکی نمونههاي جوشکاري شده با استفاده از ریزسختیسنجی و کشش مورد بررسی قرار گرفتند. در نتیجه جوشکاري سه خط جوش سالم حاصل شد و بررسی ریزساختاري نمونهها حاکی از آن بود که ناحیه همزده تمامی نمونهها مارتنزیت کم کربن میباشد که با نتایج آزمون ریزسختی در توافق است و با افزایش سرعت چرخشی سختی ناحیه همزده کاهش یافته است. شکست نمونههاي آزمون کشش از ناحیهي فلز پایه میباشد.
مقدمه
فولاد HSLA-80 در سال 1984 پس از انجام آزمایشات متعدد براي استفاده در ساختمان کشتی مورد تایید قرار گرفت. زیرا که نتایج بررسیها حاکی از آن بود که این فولاد خواص لازم در این راستا را برآورده ساخته و جوشکاري آن نیز آسانتر، بدون نیاز به پیشگرم و با مواد مصرفی و فرآیندهاي مشابه براي جوشکاري فولاد HY-80 که قبلا از فولادهاي این خانواده استفاده میشد، قابل انجام است . - Czyryca, Vassilaros, 1993 - در ادامه توسعه فولاد HSLA-80 به منظور کاهش هزینهها جایگزینی فولاد HSLA-100 بجاي فولاد HY-100 صورت گرفت.
فولاد HSLA-100 نیز بسیار کم کربن و استحکام بخشی شده توسط رسوب سختی مس و عملیات ترمومکانیکی کنترل شده میباشد که استحکام و چقرمگی آن حداقل در حد فولاد HY-100 بوده و جوشپذیري آن با توجه به عدم نیاز به پیشگرم و نیز استفاده از مواد مصرفی و فرآیندهاي مشابه براي جوشکاري فولاد HY-100 بهبود یافته است . - Czyryca, Vassilaros, 1993 - با توجه به اینکه فولادهاي HSLA رسوب سخت شده توسط مس داراي کربن بسیار کمی هستند لذا پس از جوشکاري ناحیه متأثر از حرارت آنها افزایش سختی قابل توجهی نداشته و حتی ممکن است در نتیجه انحلال مس و درشت شدن دانهها در حین جوشکاري سختی کاهش یابد. از این رو حساسیت این ناحیه به ترك هیدروژنی بسیار کم بوده و این امر سبب جوشپذیري بسیار عالی این فولادها شده است .
بیشتر مطالعات انجام گرفته در زمینه جوشکاري فولاد HSLA-100 مربوط به جوشکاري با فرآیندهایی نظیر جوشکاري فلز تحت حفاظت گاز - Giane_o, 1995 - و جوشکاري زیرپودري - Xue, 2003 Shome, 2007 - میباشد که بدین منظور از فلز پرکننده استفاده شده است. بررسیهاي انجام شده در این مطالعات بیشتر در مورد ناحیهي HAZ متمرکز بوده و ناحیهي جوش کمتر مورد بررسی قرار گرفته است.
اما جوشکاري ذوبی این فولادها میتواند خواص حاصل از عملیات ترمومکانیکی کنترل شده و نیز رسوبسختی را از بین برده و تاثیرات منفی بر خواص مکانیکی داشته باشد. از طرف دیگر تحقیقات بسیاري در مورد جوشکاري همزن اصطکاکی آلیاژهاي Al، Mg، Ti، Cu، فولادهاي ساده کربنی و زنگ نزن انجام گرفته که نتایج قابل توجهی در بخشهاي نظامی و تجاري داشته است . - Wei, Tracy, 2012, Mishra, Ma, 2005 - جوشکاري همزن اصطکاکی جزء فرآیندهاي حالت جامد اتصالدهی بوده که توسط موسسه جوشکاري درانگستان ابداع شده است.
در این فرآیند یک ابزار چرخشی در درز اتصال قرار میگیرد که در اثر این چرخش و سیلان پلاستیک ماده جوشکاري صورت میپذیرد. در مقایسه با روشهاي جوشکاري ذوبی، به دلیل ماهیت حالت جامد جوشکاري همزن اصطکاکی، عیوب ناشی از انجماد حذف و ریز ساختار کارشده به جاي ریزساختار انجمادي حاصل میشود . - Uenishi, Ogata, Iwatani, 2007 - از این رو در این پژوهش امکان ایجاد اتصال و نیز ریزساختار مناطق مختلف جوش و خواص مکانیکی اتصال فولاد HSLA-100 بوسیله جوشکاري همزن اصطکاکی مورد بررسی قرار گرفته است.
مواد و روش تحقیق
فولاد HSLA-100 مورد استفاده در این تحقیق ورق نورد شده با ابعاد 230×105×6 mm میباشد که ترکیب شیمیایی آن در جدول 1 ارائه شده است. براي رفع اکسیدهاي موجود بر روي سطح و نیز بهبود کیفیت سطحی نمونهها، در ابتدا سنگزنی صورت گرفت و در ادامه براي تمیزي سطح از چربی از استن استفاده شد. به منظور انجام جوشکاري از فرز سنگین استفاده شد.
