فهرست مطالب

علوم و فناوری جوشکاری ایران - سال دوم شماره 2 (پیاپی 3، پاییز و زمستان 1395)

مجله علوم و فناوری جوشکاری ایران
سال دوم شماره 2 (پیاپی 3، پاییز و زمستان 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/11/23
  • تعداد عناوین: 9
|
  • حسین قاسمی طبسی، امیر حسین کوکبی صفحات 2-14
    هدف این مطالعه ایجاد پوششی به منظور افزایش عمر قطعات کاربردی در محیط گاز ترش می باشد. برای این امر، دو لایه پوشش محافظ از جنس فولاد زنگ نزن مارتنزیتی NiMo 410 بر روی سطح فولاد کم آلیاژ ایجاد شده است. در این مطالعه، با انجام عملیات حرارتی پس از جوشکاری، سعی در کاهش سختی و ایجاد آستنیت باقی مانده به عنوان تله هیدروژنی پایدار است. بررسی ریزساختاری، تفرق پرتو ایکس، و همچنین سختی سنجی نمونه ها، افزایش درصد آستنیت باقی مانده را در اثر تمپر نمونه ها نشان می دهد. انجام تمپر دو مرحله ای علاوه بر کاهش سختی در پوشش ها، سبب افزایش بیشتر کسر حجمی آستنیت، به عنوان ساختاری مقاوم در برابر پدیده تردی هیدروژنی می شود.
    کلیدواژگان: پوشش دهی، سولفید هیدروژن، تردی هیدروژنی، فولاد زنگ نزن مارتنزیتی، تمپر
  • سیروس انصاری پور، اسلام رنجبر نوده، مهدی ایرانمنش صفحات 15-26
    مطالعات انجام شده بر روی فرآیند جوشکاری قطعات آلومینیومی نشان می دهد تنش های پسماند و تغییرشکل های بعد از فرآیند جوشکاری از عوامل مهم کارایی سازه است و عوامل فراوانی در ایجاد این تنش ها وتغییرشکل ها وجود دارند که میزان تاثیر هر یک از آنها متفاوت است. در این پژوهش تاثیر متغیرهای هندسی فلز جوش (تقعر وتحدب، اندازه ساق و میزان نفوذ جوش) و توالی جوشکاری بر میزان تنش و تغییرشکل پسماند در جوشکاری آلیاژ آلومینیوم 321- H 5083 به روش اجزای محدود و به وسیله ی نرم افزارAnsys شبیه سازی شد. صحت مدل ترموالاستو – پلاستیک مورد استفاده بوسیله بررسی های متالوگرافی و اندازه گیری اعوجاج ناشی از جوشکاری مورد بررسی شد. در گام بعدی میزان ساق، پروفیل سطحی، عمق نفوذ و توالی جوش به گونه ای بهینه شد تا میزان تنش پسماند و اعوجاج کمینه گردد. نتایج نشان داد که اعوجاج بیشتر به دلیل حجم جوش بیشتر است که با در نظرگرفتن توالی مناسب جوشکاری می توان تنش و تتغییرشکل پسماند را به حداقل رساند.
    کلیدواژگان: هندسه، توالی، تنش و تغییر شکل پسماند، اتصال T، آلومینیم 321، H 5083
  • محسن محمدی زهرانی، مرتضی شمعانیان صفحات 27-37
    ساختار ریزدانه ناحیه اغتشاش جوش اصطکاکی- اغتشاشی آلیاژهای آلومینیم در طی عملیات حرارتی پس از جوشکاری ناپایدار بوده و برخی دانه ها به صورت غیرعادی رشد می کنند. در این تحقیق، نحوه رشد غیرعادی دانه ها طی عملیات حرارتی 6T جوش اصطکاکی- اغتشاشی آلیاژ آلومینیم 7075 و اثر آن بر خواص مکانیکی جوش مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که در اثر عملیات حرارتی پس از جوشکاری در دمای C ̊510، ناحیه اغتشاش دچار رشد شدید دانه ها شده و دانه هایی نامنظم در مقیاس میلیمتری جایگزین دانه های ریز و هم محور اولیه موجود در حالت جوشکاری شده می شوند. عملیات حرارتی پس از جوشکاری علیرغم بهبود 28 % در استحکام کششی اتصال، موجب کاهش در ازدیاد طول کششی از حدود 10 % به 5/1% می شود. بعلاوه، رشد غیرعادی دانه ها در ناحیه اغتشاش موجب جابه جایی محل شکست از ناحیه متاثر از حرارت به ناحیه اغتشاش می شود.
    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی، اغتشاشی، آلیاژ آلومینیم 7075، ریزساختار، رشد غیرعادی دانه، خواص مکانیکی
  • محمدرضا عامل زاده، سید احسان میرصالحی صفحات 38-46
    امروزه اتصال کاربیدهای سمانته به فولادها به وسیله روش لحیم کاری سخت مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مشکلات این اتصالات ایجاد تنش پسماند است که با انتخاب صحیح پارامترهای لحیم کاری سخت می توان آن را کاهش داد. در این پژوهش از آلیاژ پرکننده پایه نقره حاوی عناصر مس، روی و کادمیم در دمای °C 780 استفاده شد و تاثیر پارامتر زمان 5، 10 و 15 دقیقه روی ریزساختار و خواص مکانیکی بررسی شد. نتایج نشان داد که لحیم کاری در زمان 15 دقیقه باعث رشد ستونی فاز محلول جامد مس از سمت کاربید سمانته به فولاد می شود و استحکام ماکزیمم 94 مگاپاسکال را بدست می دهد. همچنین، با گذشت زمان زاویه ترشوندگی سطح کاربید سمانته از °40 به حدود °27 کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: کاربید سمانته، فولاد، لحیم کاری سخت، ریزساختار، خواص مکانیکی
  • یوسف ملاپور، مسعود آقاخانی، حامد اسکندری، حسین آذریون صفحات 47-55
    در این مقاله اثر نانو ذرات بوهمیت جذب سطحی شده با اسیدبوریک(BNBA) بر نفوذ جوش ناشی از جوشکاری زیرپودری مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای شدت جریان جوشکاری، ولتاژ، سرعت جوشکاری، فاصله نازل تا قطعه کار و همچنین ضخامت نانو ذرات به عنوان پارامترهای ورودی در نظر گرفته شدند و مدل سازی نفوذ جوش با استفاده از یک شبکه عصبی پرسپترون چند لایه صورت گرفت. به منظور آموزش شبکه عصبی،70 درصد داده های آزمایشی بدست آمده از طراحی آزمایش مرکب مرکزی چرخش پذیر استفاده گردید. عملکرد شبکه نشان می دهد که ارتباط خوبی بین داده های آزمایشی و داده هایی که ازشبکه به دست آمده اند وجود دارد.بنابراین می توان گفت که شبکه عصبی می تواند با دقت بالایی تاثیر ورودی ها را بر خروجی مورد نظر که میزان نفوذ جوش می باشد، پیش بینی نماید.
    کلیدواژگان: جوشکاری زیرپودری، نفوذجوش، نانوذرات بوهمیت، شبکه عصبی مصنوعی
  • حمید قارایی، مهدی صالحی، مهران نحوی، بهزاد صادقیان صفحات 56-70
    در این پژوهش به منظور تولید و توسعه پوشش ترکیب بین فلزی NiAl با بهترین رفتار سایشی و بیشترین میزان سختی از مدل سازی شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم ژنتیک استفاده شد. تاثیر تغییر پارامترهای شدت جریان، ولتاژ و جریان گاز محافظ روی سختی و مقاومت سایشی با استفاده از این مدل ها و الگوریتم ژنتیک بهینه سازی شد. در ادامه مقادیر بهینه برای شدت جریان، ولتاژ و جریان گاز محافظ به ترتیب(A) م90،(V) 10 و Lit/min9 بدست آمد. سپس رفتار سایشی در دمای محیط و دمای بالای ترکیب NiAl تولید شده با پارامترهای بهینه و دو نمونه دیگر از آزمایشات با یکدیگر مقایسه شد.
    کلیدواژگان: ترکیب بین فلزی NiAl، روکش کاری جوشی، شبکه های عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، سایش دما بالا
  • محمد جولا، رضا دهملایی، سید رضا علوی زارع صفحات 71-83
    چقرمگی فلز جوش در اتصالات جوشی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این پژوهش هدف دست یابی به بیشترین چقرمگی فلزجوش در اتصالات غیرمشابه فولاد 316AISI به فولاد 91.Gr 387A بوده است. به این منظور با تغییر پارامترهای فرایند جوشکاری قوس تنگستن-گاز با جریان پالسی با استفاده از فلز پرکننده 3ERNiCrMo-، اقدام به بهینه سازی آن ها جهت دست یابی به بیشترین مقدار انرژی جذب شده در آزمایش ضربه شارپی، به عنوان معیاری از چقرمگی، با استفاده از روش تاگوچی شده است. در این راستا از پارامترهای فرایند شامل جریان بیشینه ، جریان زمینه ، فرکانس و درصد زمان روشن بودن در سه سطح مختلف استفاده گردید. با محاسبه و بررسی میزان نسبت سیگنال به نویز بر اساس روش تاگوچی، بهترین مقادیر برای پارامترهای فوق الذکر به ترتیب 120 آمپر، 90 آمپر، 10 هرتز و 80% به دست آمد؛ نمونه ساخته شده با پارامترهای بهینه، انرژی ضربه میانگین 65 ژول در دمای 20- درجه سانتی گراد، داشت. همچنین جریان زمینه بیشترین تاثیر را بر انرژی جذب شده در آزمایش ضربه داشت و پس از آن بیشترین تاثیر به ترتیب مربوط به فرکانس، جریان بیشینه و درصد زمان روشن بودن بود.
    کلیدواژگان: چقرمگی فلزجوش، فرایند قوس تنگستن، گاز با جریان پالسی، روش تاگوچی، فولاد 316AISI، فولاد91، Gr 387A
  • مهدی لشکری قوچانی، بهروز بیدختی صفحات 84-91
    در این تحقیق فولاد پایه ی 420 مارتنزیتی با استفاده از فلز پرکننده های مختلف L308 ER، L309 ER، 420 ER با استفاده از روش جوشکاری GTAW جوشکاری شد. سپس خوردگی این فولادها در محیط 5/3% کلرید سدیم با حضور و بدون حضور گاز دی اکسید کربن توسط آزمون های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که جوش های حاصل از فلز پرکننده L308 ER و L309 ER مقاومت بالای خوردگی را به علت بالاتر بودن مقدار کروم از خود نشان دادند و همچنین فولاد زمینه 420 در منطقه متاثر از حرارت دچار حساسیت شده است. همچنین حضور گاز دی اکسید کربن می تواند پتانسیل حفره دار شدن را در تمامی نمونه ها پایین آورد. به علاوه این گاز محلول را اسیدی کرده و پتانسیل خوردگی را تا مقادیر 500- میلی ولت نسبت به الکترود مرجع کالومل پایین می آورد و جریان رویینگی را نیز در تمامی نمونه های فولاد زنگ نزن افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: خوردگی، جوشکاری، فولاد زنگ نزن، مارتنزیت، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک
  • مهدی صفری، حسین مستعان صفحات 92-105
    در این مقاله، فرآیند جوشکاری نقطه ای مقاومتی فولاد زنگ نزن 201 به صورت تجربی مطالعه می شود. بدین منظور، اثر جریان جوشکاری بر کیفیت جوش بررسی شده و روابط بین جریان جوشکاری و مشخصات ناحیه ذوب مورد بررسی قرار می گیرند. به منظور برآورد خواص مکانیکی شامل ماکزیمم نیرو و مود شکست، تست کشش برش جوش های نقطه ای انجام می شود. بررسی های سختی و ریزساختاری نیز به منظور مطالعه اثر جریان جوشکاری بر ویژگی های اتصالات جوشکاری شده انجام می شوند. نتایج نشان می دهند که استحکام جوش های نقطه ای فولاد زنگ نزن 201 با افزایش جریان جوشکاری افزایش می یابد. انتقال مود شکست از مود فصل مشترکی به مود محیطی و سپس مود محیطی همراه با پارگی ورق در حین تست های کشش برش جوش به صورت تجربی و تحلیلی بررسی می شود. از نتایج استنباط می شود که افزایش در جریان جوشکاری سبب تغییر مود شکست از فصل مشترکی به مود شکست محیطی به دلیل افزایش در اندازه ناحیه ذوب (اندازه دکمه جوش) می شود. همچنین مشاهده می شود که افزایش در اندازه ناحیه ذوب با افزایش ظرفیت تحمل نیروی جوش های نقطه ای مقاومتی همراه می باشد. حداقل اندازه ناحیه ذوب به منظور اطمینان از دستیابی به مود شکست محیطی نیز با استفاده از یک مدل تحلیلی برآورد می شود.
    کلیدواژگان: جوشکاری نقطه ای مقاومتی، فولاد زنگ نزن 201، تحولات ریزساختاری، خواص مکانیکی، مود شکست
|
  • H. Ghasemi Tabasi, A. H. Kokabi Pages 2-14
    The aim of this study is to reach an increased service life for parts using in sour environment by weld overlaying process. In this investigation¡ two successive layers of ER410NiMo were clad on low alloy steel substrates. To reduce the likelihood of Hydrogen Induced Cracking (HIC) and producing stable hydrogen traps¡ Post Weld Heat Treatment (PWHT) was conducted. Microstructural analysis¡ X-ray diffraction studies¡ and mechanical tests show significant increase for austenite volume fraction after second stage of PWHT. In fact¡ not only two-stage PWHT reduce the samples hardness¡ but it also increases austenite volume fraction which is a more resistant microstructure against hydrogen cracking.
    Keywords: Weld overlaying, Hydrogen sulfide, Hydrogen embrittlement, Martensitic stainless steel, Temper
  • S. Ansari, E. Ranjbarnodeh, M. Iranmanesh Pages 15-26
    Studies on welding process of Aluminium weldments shows that post-weld residual stress and deformation are influential on structure efficiency and there are different variable which affect these stresses and deformation. In this study the effect of geometrical variables and welding sequence on residual stresses and deformation in Aluminium H321 have investigated by the finite element software Ansys. Thermo elastic-plastic model was verified by metallography experiment and measurement of post-weld deformation afterward, weld leg, penetration depth and welding sequence were optimized to minimize the distortion. It was concluded that weld-volume increase post-weld distortion and it can be minimize by choosing an appropriate weld sequence.
    Keywords: friction Geometry, Sequence, Residual stress, distortion, T joint, 5083, H321 aluminum
  • M. Mohammadi Zahrani, M. Shamanian Pages 27-37
    The fine grain structure of friction-stir welded aluminum alloys is unstable during post weld heat treatment and some grains abnormally grown. In this study, the sequence of abnormal grain growth during T6 heat treatment of Al-7075 friction-stir weld and its effect on mechanical properties of the weld was studied. The results showed that heat treatment in 510 ˚C resulted in drastic grain growth in stir zone and fine equiaxed grains in the stir zone of as-welded joint were substituted by millimeter-scale irregular grains. Post weld heat treatment resulted in decrease in the tensile elongation from about 10% to 1.5% although the joint tensile strength improved by 28%. In addition, post weld heat treatment changed the fracture location from the heat-affected zone to the stir zone.
    Keywords: Friction-stir welding, Al-7075, Microstructure, Abnormal grain growth, Mechanical properties
  • M. Amelzadeh, S. E. Mirsalehi Pages 38-46
    Nowadays, cemented carbides-steels joints by brazing method are taken into consideration. One of the problems of these joints is the creation residual stresses that can reduce it with choose correct parameters of brazing. In this study, Silver base alloy filler containing copper, zinc and cadmium have been used in temperature 780°C and the effect of time parameter 5, 10 and 15 minutes on microstructure and mechanical properties were investigated. The results indicated that brazing in 15 minutes causes a columnar growth of solid solution phase of copper from cemented carbide side to steel and provides maximum strength of 94MPa. As well as, by passing of time wetting angle of cemented carbide surface reduces from 40° to about 27°.
    Keywords: Cemented Carbide, Steel, Brazing, Microstructure, Mechanical Properties
  • Y. Mollapour, M. Aghakhani, H. Eskandari, H. Azarioun Pages 47-55
    This paper investigates the effect of boehmite nano-particles surface adsorbed byboric acid (BNBA) along with other input welding parameters such as welding current, arc voltage, welding speed, nozzle-to-plate distance on weld penetration. Weld penetration modeling was carried out using multi-layer perceptron artificial neural network (MPANN) technique. For the sake of training the network, 70% of the obtained data from experimentation using five-level five-factor central composite rotatable design of experiments was used. The performance of the network shows a good agreement between the experimental data and the data obtained from the network. Hence, it is to be concluded that MPANN is highly accurate in predicting the weld penetration in SAW process.
    Keywords: Submerged arc welding, Weld penetration, Boehmite nano-particles, ANN
  • Hamid Gharaei, Mahdi Salehi, Mehran Nahvi, Behzad Sadeghian Pages 56-70
    In this research, artificial neural network (ANN) and genetic algorithm (GA) were used in order to produce and develop the NiAl intermetallic coating with the best wear behavior and the most value of hardness. The effect of variations of current, voltage and gas flow on the hardness and wear resistance were optimized by ANN and GA. In the following, the optimum values of current, voltage and gas flow were obtained 90(A), 10(v) and 9 (Lit/min), respectively. Then, the wear behavior in the environment temperature and high temperature for optimized NiAl compound was compared with two other experimental samples.
    Keywords: Intermetallic NiAl compound, Cladding, Artificial neural networks, Genetic algorithm, High temperature wear
  • Mohammad Jula, Reza Dehmolaei, Seyed Reza Alavi Zaree Pages 71-83
    In this paper, maximum value of energy to break at Charpy impact test as a criterion of fracture toughness of AISI 316/A387 Gr.91 weld joints with ERNiCrMo-3 filler metal were obtained by optimization of pulesd current gas tungsten arc welding process parameters. The selected parameters were peak current, background current, frequency and on time percentage that were changed in three levels. Therefore a L9 orthogonal array of Taguchi design including nine experiments for four parameters with three levels (34) was used. Analysis of signal to noise (S/N) ratio indicated that optimized values of peak current, background current, frequency and on time percentage were 120A, 90A, 10Hz and 80%, respectively. The welded specimen with optimized parameters showed an energy to break at Charpy impact test value of 65J at -20°c. The obtained results also demonstrated that the most influence on energy to break values belonged to background current, frequency, peak current and on time percentage, respectively.
    Keywords: Weld metal fracture toughness, pulesd current gas tungsten arc welding, Taguchi method, AISI 316 steel, A387 Gr.91 steel
  • Mahdi Lashkari Ghoochani, Behrooz Beidokhti Pages 84-91
    In this research 420 martensitic stainless steel welded with the ER308L, ER309L and ER420 fillers by GTAW method. The corrosion properties of the samples has been studied in 3.5% NaCl solution with and without CO2. Potentiodynamic polarization used to obtain the ER308L and ER309L have the best corrosion properties. In addition the welding process makes the 420 HAZ zone to be sensitized. The pitting potential of the samples has been decreased in presence of carbon dioxide. Furthermore, by adding CO2 to the solution the pH has been decreased and the corrosion potential reached near the -500 mV/SCE and the passivity current is also lowered.
    Keywords: Corrosion, Welding, Stainless steel, Martensit, Potentiodynamic polarization
  • M. Safari, H. Mostaan Pages 92-105
    In this paper, resistance spot welding process of AISI 201 stainless steel is studied experimentally. For this purpose, effect of welding current on quality of weld is investigated and relationships between welding current and fusion zone characteristics are examined. For determining mechanical properties such as maximum load and fracture mode, tensile - shear test of spot welds is performed. Hardness and microstructural examinations are performed for study the influence of welding current on characteristics of welded joints. The results show that strength of resistance spot welds of AISI 201 stainless steel is increased with increase in welding current. Transition of fracture mode from interfacial to pullout and then pullout with tearing of sheet mode during tensile-shear tests of AISI 201 spot welds is investigated through experimental and theoretical approaches. It is concluded from results that increasing in welding current leads to change in fracture mode from interfacial to pullout mode due to increase in fusion zone size (weld nugget size). Also, it is observed that increasing in fusion zone size is accompanied by an increase in load carrying capacity of resistance spot welds. The minimum required fusion zone size to ensure pullout fracture mode is estimated using an analytical model.
    Keywords: Resistance spot welding, AISI 201 stainless steel, Microstructural evolution, Mechanical properties, Fracture mode