فهرست مطالب

علوم و فناوری جوشکاری ایران - سال سوم شماره 2 (پاییز و زمستان 1396)
  • سال سوم شماره 2 (پاییز و زمستان 1396)
  • تاریخ انتشار: 1396/12/05
  • تعداد عناوین: 9
|
  • روح الله عبدالوند، مسعود عطاپور، مرتضی شمعانیان، علیرضا علافچیان صفحات 1-8
    اتصال فاز مایع گذرای فولاد زنگ نزن دوفازی UNS S32750 به فولاد آستینتی زنگ نزن AISI 304با استفاده از لایه میانی BNi-2در دمای 1050 oC و به مدت زمان 45 دقیقه انجام شد. ریز ساختار اتصال با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز تفکیک انرژی بررسی شد. به منظور تخمین خواص مکانیکی اتصال از آزمون ریزسختی سنجی و استحکام برشی استفاده شد. در ناحیه ی اتصال هیچ گونه ترکیب یوتکتیکی مشاهده نشد که به معنای کامل شدن انجماد همدما بود. ناحیه ی اتصال از دو قسمت انجماد همدما و منطقه ی متاثر از نفوذ تشکیل شد. استحکام برشی اتصال حدود 7/0 استحکام برشی فولاد زنگ نزن دوفازی بود.بررسی سطوح شکست نشان داد که نمونه متصل شده در زمان 45 دقیقه به صورت نرم شکسته بود.
    کلیدواژگان: اتصال فاز مایع گذرا، فولاد زنگ نزن دوفازی، فولاد زنگ نزن آستنیتی، اتصال غیر مشابه
  • علی فرزادی، صادق صناعی صفحات 9-19
    برای مشخص کردن علل حادثه ای که پس از تعمیر نشتی خط لوله ی سراسری گاز طبیعی رخ داده بود، تحلیل شکست انجام شد. در این عملیات تعمیری بر طبق دستورالعمل انشعاب گیری گرم موجود تقویتی ناکامل (وصله) به لوله ی اصلی در حالی که گاز در خط لوله در جریان بود، جوشکاری شد. تحلیل شکست با جمع آوری اطلاعات از سابقه ی عملیات تعمیری شروع شد. سپس نمونه هایی برای بررسی های متالورژیکی ماکروسکوپی و میکروسکوپی تهیه شد. علاوه بر تحلیل های شکست نگاری سطوح شکست، از آنجایی که هیچ گونه اطلاعاتی از ماده ی بکاررفته در آن در دسترس نبود، ماده ی لوله نیز بررسی شد. تحلیل ها نشان دادند که ترک هیدروژنی، طراحی نادرست اتصال انشعاب،پوشش رنگ و شرایط عملیاتی خط لوله عوامل اصلی شکست بوده اند.
    کلیدواژگان: ترک پنجه، ترک هیدروژنی، تحلیل شکست متالورژیکی، تقویت اتصال انشعاب، اثر ژول، تامسون، جوشکاری زنده، شرایط عملیاتی
  • آرش پرورش، حامد ثابت، مهران روح نیا صفحات 20-32
    در این پروژه برای اندازه گیری تنش پس ماند جوش فولاد زنگ نزن AISI 304از روش اندازه گیری موج طولی شکست یافته بحرانی و همچنین روش سوراخ کاری استفاده شده است. به این منظور پارامترهای جریان پالس، جریان زمینه، درصد زمان پالس و فرکانس پالس به عنوان پارامترهای متغییر در نظر گرفته شده و از طراحی آزمایش تاگوچیL9 استفاده شد. هرکدام از نمونه ها مورد آزمون کشش و سختی سنجی و همچنین بررسی ریز ساختار قرار گرفتند. نتایج نشان میدهد که جریان زمینه موثرترین پارامتر در تنش های پس ماند بوده و جریان پالس عامل مهم بعدی و درصد زمان پالس و فرکانس پالس در اولویت های بعدی قرار دارند.
    کلیدواژگان: تنش پس ماند، سوراخ کاری، آلتراسونیک، فولاد زنگ نزنAISI 304، رشد ستونی
  • مهدی آتش پروا، محسن حامدی صفحات 33-48
    امروزه به دلیل نیاز به کوچک سازی، جوشکاری مقاومتی نقطه ای مقیاس کوچک مورد علاقه قرار گرفته است. فاکتور تعیین کننده در اندازهدکمه جوش مقاومت تماسی می باشد. در این مقاله یک رابطه ی جدید برای محاسبه ی مقاومت تماسی الکتریکی ارائه شده است. مدل حاضر می تواند محدوده های دمایی و اندازه ی دکمه جوش را پیش بینی نماید. جهت تصدیق مدل، Set up جوشکاری ساخته شد و آزمایش ها با استفاده از ورق هایHastelloy X انجام گردید. تحلیلDOE جهت بررسی تاثیر متغیرها بر قطر، بیشترین نیروی کششی و ارتفاع جوش انجام شد. مشخص گردید که افزایش جریان و زمان تا مقدار مشخصی باعث افزایش رشد دکمه جوش می شوند، اما افزایش نیرو باعث کاهش قطر خواهد شد.
    کلیدواژگان: جوشکاری مقاومتی نقطه ای مقیاس کوچک، مقاومت تماسی الکتریکی، قطر ناگت، طراحی آزمایش ها، سوپر آلیاژ پایه نیکل
  • پیام قیصری، فتح الله کریم زاده، احمد رضاییان، امین شهسواری صفحات 49-57
    در این تحقیق به منظور بهبود خواصمکانیکی آلیاژ آلومینیوم 2024، ابتدا آلومینیوم نانوساختار به روش نورد تبریدی تولید و سپس به روش جوشکاری مقاومتی نقطه ای جوشکاری شد. برای این منظور نمونه های آلومینیومی پس از انجام عملیات آنیل محلولی در دمای oC495 به مدت 55 دقیقه، نمونه ها تا کاهش ضخامت 85 درصد تحت فرآیند نورد تبریدی قرار گرفتند. سپس به منظور حصول همزمان استحکام و انعطاف پذیری ورق های تولید شده تحت عملیات پیر سازی قرار گرفتند. در این راستا آلیاژ فوق با پارامتر های مختلف جوش، شامل شدت جریان 60 الی KA105، نیروی الکترود KN 3، و مدت زمان جوشکاری 1/0 ثانیه جوشکاری شد. بیشترین میزان نیروی برش کشش دکمه جوش در شرایط جوشکاری با جریانKA 95 بدست آمد.
    کلیدواژگان: آلیاژ آلومینیوم2024، نانوساختار، نورد تبریدی، جوشکاری مقاومتی نقطه ای، خواص مکانیکی
  • سید رحیم کیاحسینی، مصطفی تیموری، سید جواد محمدی بایگی صفحات 58-67
    روش جوشکاری اصطکاکی اختلاطییاFSWیکی از روش های نوین جوشکاری محسوب می شود که با ایجاد اصطکاک بین دو قطعه و ایجاد حرارت عمل جوشکاری انجام می پذیرد. در اتصالات جوشکاری شده،پدیده تمرکز تنش باعث افزایش موضعی تنش در محل اتصال جوش خواهد شد. در این تحقیق،مدلسازی و تحلیل اتصالات جوشکاری اصطکاکی لب به لب سوپرآلیاژ های همنام پایه نیکلIN718و پایهMar-M247واتصال غیرهمنامIN718 و Mar-M247به وسیله نرم افزار ANSYS انجام گردید و سپس دستیابی به ضریب تمرکز تنش اتصال جوشکاری شده سوپرآلیاژهای همنام و غیرهمنام انجام پذیرفت. در نهایت ضرایب تمرکز تنش اتصالات همنام و غیرهمنام بررسی و با یکدیگر مقایسه گردید و با داده های تجربی گزارش شده در منابع مقایسه شد. نتایج نشان داد که مقدار ضریب تمرکز تنش میانگین در اتصال سوپرآلیاژهای همنام Mar-M247برابر 566/1 ، در اتصال سوپرآلیاژهای غیرهمنامIN718 و Mar-M247برابر 63/1 و در اتصال دو سوپرآلیاژ همنام IN718 برابر 52/1 می باشد.
    کلیدواژگان: منطقه خمیری، سوپرآلیاژ، درجه آزادی، نرم افزارANSYS، تمرکز تنش
  • علیرضا باقری، محمدرضا طرقی نژاد، ابوذر طاهری زاده صفحات 68-78
    نورد سرد پیوندییک فرایند جوشکاری حالت جامد است که پیوند در اثر تغییر شکل پلاستیک مواد ایجاد میشود. این فرایند برای گسترهای از مواد قابل استفاده است. علاوه بر این، برای ایجاد اتصال بین فلزاتی که با روش های مرسوم جوشکاری نمیتوانند پیوند ایجاد کنند، از فرایند نورد سرد پیوندی استفاده میشود. در این پژوهش، جوش سرد برنج و فولاد IF مورد مطالعه قرار گرفت. تاثیر پارامترهای فرایند نظیر کاهش ضخامت، آنیل قبل از نورد و زبری سطح بر خواص مکانیکی ورقهای جوش داده شده مورد بررسی قرار گرفت. از آزمونهای لایه کنی و سنبه برشی برای بررسی خواص مکانیکی نمونه های جوش استفاده شد. مشاهده شد که استحکام پیوند و استحکام برشیبا افزایش میزان کاهش ضخامت و زبری سطح، افزایش می یابند. همچنین آنیل قبل از فرایند نورد سرد موجب افزایش استحکام پیوند و کاهش استحکام برشی میگردد. در پایان برای ارزیابی سطوح شکست نمونه های آزمونهای لایه کنی و سنبه برشی از میکروسکوپ نوری(OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) استفاده شد.
    کلیدواژگان: نورد سرد پیوندی، جوشکاری حالت جامد، خواص مکانیکی، استحکام پیوند، استحکام برشی
  • محمد یوسفیه، مرتضی تمیزی فر، سید محمدعلی بوترابی، احسان برهانی صفحات 79-89
    در این تحقیق از روش طراحی آماری آزمایش (DOE) تحت عنوان روش تاگوچی برای بهینه سازی عوامل موثر بر خواص مکانیکی آلیاژهای نانو/فوق ریزدانه آلومینیوم- اسکاندیم در جوشکاری اصطکاکی – اختلاطی (FSW) استفاده شده است. شرایط بهینه به دست آمده از این روش منجر به بهترین خواص مکانیکی شد. نتایج آنالیز واریانس و تاگوچی نشان داد که سرعت دورانی ابزار با درصد تاثیر %08/60 به عنوان موثرترین پارامتر بر خواص مکانیکی قطعات جوش آلیاژهای آلومینیوم-اسکاندیم است. همچنین سرعت جوشکاری با درصد تاثیر %79/35 در رتبه دوم قرار داشت در حالیکه پارامتر زاویه ابزار با قطعه کار با درصد تاثیر %81/2 کمترین تاثیر را بر خواص مکانیکی قطعات جوش داشت. برای به دست آوردن شرایط بهینه مشخصه کیفی هر چه بیشتر بهتر انتخاب شد. سرعت دورانی ابزار rpm 700، سرعت جوشکاری mm/min 80 و زاویه ابزار با قطعه کار 3 درجه به عنوان شرایط کاری بهینه به دست آمدند. آزمایش تایید بر اساس شرایط کاری بهینه انجام شد. سختی میانگین و استحکام تسلیم به دست آمده در شرایط آزمایش تایید به ترتیب برابر 63 ویکرز و MPa 119 بودند که این مقادیر بزرگ ترین سختی و استحکام تسلیم به دست آمده برای قطعات جوش در این تحقیق هستند. بنابراین روش تاگوچی به عنوان یک روش موثر و سیستماتیک برای بهینه سازی پارامترهای FSW برای رسیدن به بیش ترین خواص مکانیکی در قطعات جوش آلیاژهای نانو/فوق ریزدانه آلومینیوم- اسکاندیم شناخته شد. همچنین نتایج آنالیز پراش الکترون برگشتی (EBSD) و بافت نشان داد که فلز پایه دارای بافت مکعبی و نمونه نورد تجمعی شده دارای بافت مس است. در حالیکه نمونه جوش بهینه شده دارای ریزساختار با دانه های هم محور تبلور مجدد یافته و بافت کاملا متفاوت از فلز پایه و نمونه نورد تجمعی شده بود. به طوریکه ترکیبی از بافت های-B/B و C در نمونه جوش بهینه شده مشاهده شد که نشان از وقوع تبلور مجدد دینامیکی پیوسته در طی فرایند جوشکاری اصطکاکی – اختلاطی است.
    کلیدواژگان: نانو ساختار، جوشکاری اصطکاکی - اختلاطی، آلیاژهای آلومینیوم، اسکاندیم، خواص مکانیکی، ریز ساختار، طراحی آماری آزمایش، بافت
  • علی خرم، اکبر داودی جمالویی، عابد جعفری صفحات 90-104
    در این پژوهش، بررسی های ریزساختاری و خواص مکانیکی بر اتصال مشابه سوپرآلیاژ اینکونل 600 به روش فاز مایع گذرا با استفاده لایه میانی BNi-2 انجام شد. اتصالات در دماهای 1050 و 1100 درجه سانتی گراددر محدوده زمانی 5 تا 45 دقیقه انجام شد و بهترین اتصال تحت فرآیند همگن سازی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در دمای1050درجه سانتی گراد، ترکیب یوتکتیکی Ni-Bدر ناحیه انجماد غیرهمدما تشکیل شد. اما در دمای 1100درجه سانتی گراد، علاوه بر ترکیب Ni-B، ترکیب Cr-B نیز مشاهده شد.در ناحیه متاثر از نفوذ، ترکیبات Ni-B و Ni-Cr-Bوجود داشت. بهترین اتصال در دمای1050درجه سانتی گرادو زمان 45 دقیقه حاصل شد که شامل نواحی ناپیوسته از انجماد غیر همدمادر زمینه انجماد همدما بود. فرآیند همگن سازی بر این نمونه در دمای1080 درجه سانتی گراد و زمان 120 دقیقه سبب شد تا ناحیه متاثر از نفوذ و ناحیه انجماد غیر همدمابه طور کامل از بین بروند. بررسی های مکانیکی نشان داد که به دلیل حضور ترکیبات بین فلزی در ناحیه متاثر از نفوذ و ناحیه انجماد غیر همدما، سختی این مناطق به ترتیب برابر با 310 و 511 ویکرز بودند که با حذف این مناطق در اثر همگن سازی، خواص مکانیکی اتصال افزایش یافت.
    کلیدواژگان: اتصال فاز مایع گذرا، اینکونل 600، BNi، 2، خواص مکانیکی
|
  • R. Abdolvand, M. Atapour, M. Shamanian, A. Allafchian Pages 1-8
    Transient liquid phase bonding of UNS S32750 super duplex stainless steel to AISI 304 austenitic stainless steel using BNi-2 interlayer was carried out at 1050 oC for 45 min. Microstructure analyses of the joint were carried out using optical microscopy, scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy. Microhardness indentation and shear strength test were performed to assess mechanical behavior of the joint. No eutectic contents was seen at the joint and thus Isothermal solidification was completed at 45 min bonding time. The shear strength of the joint was about 0.7 of duplex stainless steel shear strength. Froctographic studies revealed that the fracture mode was completely ductile in the case of the joint made at bonding time of 45 min.
    Keywords: Transient liquid phase, Duplex stainless steel, Austenitic stainless steel, Dissimilar joint
  • A. Farzadi, S. Sanaei Pages 9-19
    In the research presented in this paper, a failure analysis were carried out to identify causes of an incident, which had taken place after an operation to repair a leak in an interstate natural gas pipeline. In this operation, a partial encirclement reinforcement (patch) was welded to the carrier pipe according to an available hot taping procedure, while gas was flowing in the pipeline. The failure analysis commenced with preliminary steps of gathering of background data regarding the repair operation and then several samples were extracted for macroscopic and microscopic metallurgical examinations. In addition to fractographic analyses of fracture surfaces, pipe material was examined because the pipeline had been in service for prolonged period and there was not any official material information available. The analyses disclosed that hydrogen-assisted cracking, wrong design of branch connection, paint coating and pipeline operating conditions were major factors contributing to the failure.
    Keywords: Toe crack, Hydrogen-assisted cracking, Metallurgical failure analysis, Branch connection reinforcement, Joule-Thomson effect, “Live” welding, Operating conditions
  • A. Parvaresh, H. Sabet, M. Roohnia Pages 20-32
    In this research, the effect of different welding parameters on residual stress and microstructure of the weld region, as well as the comparison of two methods of measuring residual stress using critical fracture longitudinal wave method and preformation method have been investigated. For this purpose, the taguchi DOE methodology is used as a statistical method to optimize four parameters of pulse current, base current, and pulse on time% and pulse frequency to minimize longitudinal residual stresses in austenite 304 AISI stainless steel. After welding, stress measurements were performed using two methods critical fracture longitudinal and perforation, and hardness, tensile and OM tests were performed on the specimens. The tests results show that at all levels of the pulse parameters arranged with the standard L9 Taguchi array, the incident heat input is irrefutable and the effect of this parameter is move then 50%. The optimum conditions obtained while the highest frequency level should be considered. The general trend is achieved from the residual stress measurement charts is consistent with the logic of stress distribution in both methods. Sample number 1 with stress equivalent to 232 MPa and sample number 9 with stress of MPa 126 in ultrasonic method with frequency 4 MHz have the highest and lowest stress among different samples, respectively. The size of the coaxial grains weld was directly related to the incoming heat, so that the least amount of coaxial grains in the welding center was related to specimens NO. 3 and 9 with grain size of 8 µm and 9 µm, which in these samples had the lowest amount of welding heat is measured. The samples 1 and 4 with HV 128 and HV 144 hardness and MPa 633 and MPa 639 have the least hardness and tensile strength and the highest strength and hardness of sampled 3 and 9 with 166 and 161 hardness and tensile strength MPa 703 and MPa 695.
    Keywords: Residual Stress, Critical Failure Longitudinal Wave Method, Variance Analysis, TIG Welding, Austenitic Stainless Steel
  • M. Atashparva, M. Hamedi Pages 33-48
    Nowadays, due to the need for miniaturization, small scale resistance spot welding is of interest. The key factor that determines the nugget size is contact resistance. In this paper a new equation is provided to calculate the electrical contact resistance. The model can predict the high temperature contours and the nugget configuration efficiently. Also, a set-up was constructed to verify the model and investigate the effects of parameters on the mechanical properties of Hastelloy X welded joints. DOE analysis is done to recognize the effect of parameters on the nugget diameter, maximum load, and nugget height. It was concluded that the size of the nugget enlarges by increasing welding current and time. The nugget diameter decreases with increase of force.
    Keywords: Small scale resistance spot welding, Electrical contact resistance, Nugget diameter, Design of experiments, Hastelloy X
  • Pages 49-57
    In this research in order to improve the mechanical properties of Aluminium alloy 2024, nanostructure Aluminum sheets were first produced by Cryorolling process and then was welded by resistance spot welding method. For this purpose, the samples solution treated at 495˚C for 55 minute and subsequently cryorolled up to 85% reduction in thickness. For obtaining simultaneous strength and ductility, the cryorolled sheets were then subjected to aged. In this regard the produced samples were then resistance spot welded with different welding parameters, including welding current 60 to 105 KA, electrode force of 3 KN, and welding time of 0.1 s. The highest tensile shear peak load was obtained through welding with 95 KA current.
    Keywords: Al 2024 alloy, nanostructure, Cryorolling, Resistance spot welding, Mechanical properties
  • Pages 58-67
    Friction stir welding (FSW) is a new method that the joining is carried out by friction between two metals and heat creation.The stress concentration phenomena in welded joint cause the stress increasing in welded zone.In this research, modeling and analysis of similar junction of IN718 and Mar-M247 and non-similar junction of IN718-Mar-M247 superalloys were performed by ANSYS Software and finally the stress concentration factors of welded sampleswere calculated.The stress concentration factor ofsimilar and non-similar ofjunctions was assessed and compared with reported experimental data in the literatures.The results showed that, the mean stress concentration factor for similar junction of Mar-M247 and IN718 superalloys are 1.566 and 1.63 respectively and for non-similar junction is equal to 1.52.
    Keywords: Paste zone, superalloy, degrees of freedom, ANSYS software, Stress Concentration
  • Pages 68-78
    Cold roll bonding (CRB) is a solid state welding process, where the bonding is established by compressive plastic deformation of the metals. This process is applicable for a large number of materials. In addition, materials that cannot be bonded by traditional fusion-based processesmight be bonded by CRB process. In this research, cold roll welding of brass and IF steel was studied .The effects of process parameters such as reduction of thickness, pre-rolling annealingconditions and surface roughness on the mechanical propertiesof welded strips were investigated. The peeling and shear punch testswere used to investigate the mechanical properties of welded samples .It was observed that the bond andshear strengthswere enhanced by increasing the reduction and surface roughness. Also, annealing treatment before the CRB process increased the bond strength anddecreasedthe shear strength. Finally, optical and scanning electron microscopes were used to evaluate the fracture surfaces of the tensile and peelingtest specimens.
    Keywords: Cold roll bonding, Solid state welding, mechanical properties, Bond strength, Shearstrength
  • M. Yousefieh, M. Tamizifar, S.M.A. Boutorabi, E. Borhani Pages 79-89
    In the present research, the parameters of FSW process were optimized for the mechanical properties of thin aluminum- scandium alloys by a design of experiment (DOE) technique. The optimum conditions providing the highest mechanical properties were found by this method. Among the three factors and three levels tested, it was concluded that the tool rotational speed had the most significant effect on the mechanical properties and the travel speed had the next most significant effect. The effect of tool tilt angle was less important when compared to the other factors. The EBSD results demonstrated a recrystallized equi axial structure and the existence of a mixture of B and Ccomponents in the weld nugget.
    Keywords: Friction stir welding, Al-Sc alloys, Mechanical properties, Microstructure, Design of experiment, Texture
  • A. Khorram, A. Davoodi Jamalooei, A. Jafari Pages 90-104
    In this study, microstructural evaluation and mechanical properties of similar TLP bonded of Inconel 600 by using of BNi-2 interlayer were investigated. The bonding tests were carried out at 1050°C and 1100°C for 5-45 min which homogenization treatment was performed on the best of the bonded samples. Results showed that Ni-B eutectic compound was formed in the a-thermally solidification zone (ASZ) of the bonded sample at 1050°C. In addition to existence of the Ni-B compound, Cr-B was observed in the ASZ of the bonded sample at 1100°C. Ni-B and Ni-Cr-B were formed in the diffusion affected zone (DAZ). TLP bonded sample at 1050°C for 45min including discontinuous areas of ASZ in isothermal solidification zone (ISZ) was the best bonded sample. Homogenization process was carried out on this sample caused to elimination of the eutectic compounds, completely. Mechanical investigation revealed that due to existence of the intermetallic compounds in the ASZ and DAZ, value of hardness for this region were about 510 and 311 HV, respectively. Whit elimination of the intermetallic compounds by performing of homogenization treatment, mechanical properties of the boding region were improved.
    Keywords: Transient Liquid Phase, Inconel 600, BNi-2, Mechanical properties