فهرست مطالب

علوم و فناوری جوشکاری ایران - سال ششم شماره 1 (پیاپی 10، بهار و تابستان 1399)
  • سال ششم شماره 1 (پیاپی 10، بهار و تابستان 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/05/11
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محسن حاجی زاده، سجاد امامی، توحید سعید * صفحات 1-8

    جوش های بدون درزی بر روی ورق های 2 میلیمتری فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 با روش جوشکاری همزن اصطکاکی با سرعت های پیشروی 150 میلیمتر بر دقیقه و سرعت های چرخشی 400 و 800 دور بر دقیقه ایجاد شد. مطالعات ریزساختاری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی  مجهز به سیستم پراش الکترون های برگشتی انجام شد. نتایج نشان داد که کسر بزرگی از مرزدانه های کوچک زاویه با وقوع بازیابی دینامیکی در ناحیه متاثر از عملیات ترمومکانیکی شکل گرفت. درصد بیشتری از این مرزها در نمونه جوشکاری شده با سرعت 800 دور بر دقیقه به علت همراه داشتن حرارت و میزان تغییرشکل بالا توسعه یافت. کسر بزرگی از مرزدانه های بزرگ زاویه با وقوع تبلور مجدد دینامیکی پیوسته در ناحیه همزده هر دو نمونه تشکیل شد. ریزساختار ظریف تری در ناحیه همزده نمونه جوشکاری شده با سرعت چرخشی 400 دور بر دقیقه، به علت همراه داشتن حرارت ورودی پایین به دست آمد. تصویر قطبی صفحات {111} نشان داد که اجزای بافت برشی ساده در ناحیه همزده تشکیل شد و شدت مربوط به تصاویر قطبی با افزیش سرعت چرخشی افزایش یافت. توسعه اجزای بافت برشی ساده به طور ضمنی وقوع تبلور مجدد دینامیکی پیوسته را تایید می کند.

    کلیدواژگان: جوشکاری همزن اصطکاکی، فولادهای زنگ نزن، بازیابی دینامیکی، تبلور مجدد دینامیکی، بافت برشی
  • رامین دلیر نظرلو، فراز امیدبخش*، جواد ملایی میلانی صفحات 9-17

    جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی یکی از روش هایی است که در اتصال قطعات آلومینیومی به عنوان روشی اقتصادی و با کیفیت مطرح می باشد. یکی از عوامل تاثیر گذار بر کیفیت ناحیه اتصال، فرایند انتقال مواد در حین حرکت ابزار در طول خط جوش می باشد. انتقال مواد در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی حاصل انتقال عمودی و افقی مواد حول پین ابزار می باشد. انتقال عمودی و افقی مواد تحت تاتثیر و کنترل نیروهای فورج و اکسترود بوده و لذا دو مکانیزم تغیییر فرم پلاستیک فورج و اکسترود چگونگی و میزان انتقال مواد  و در نتیجه کیفیت نهایی جوش را کنترل می کنند. فورج و اکسترود به ترتیب تحت تحت تاثیر مستقیم زاویه و شکل ابزار بوده و پارامترهای سرعت حرکت و سرعت دوران به صورت غیر مستقیم بر هر دو مکانیزم تاثیر گذار هستند. لذا در این پژوهش تاثیر سرعت دورانی ابزار در سرعت پیشروی ثابت، در جوش لب به لب آلومینیوم خالص تجاری، مورد بررسی قرارگرفته است. بدین منظور کیفیت جوش های حاصل توسط روش های عکس برداری دیجیتالی از سطح، رادیوگرافی، متالوگرافی، ریز سختی سنجی و مقاومت الکتریکی استفاده شد. نتایج آزمایشات نشان می دهد که افزایش سرعت دورانی در سرعت پیشروی ثابت، سبب افزایش میزان مواد انتقال یافته در ناحیه جوش شده و مقدار عیوب به وجود آمده در ناحیه جوش کاهش می یابد.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، مکانیزم انتقال مواد، رادیوگرافی، سرعت دورانی ابزار، آلومینیوم خالص تجاری
  • سید علی اکبر هاشمی میلانی، رضا توانگر*، مازیار آزادبه، ابراهیم کهین پور، حسین صادقی نسب صفحات 19-32

    دمای خشک کردن روانساز نقش تعیین کننده ای در کیفیت لحیم کاری سخت رادیاتورهای آلومینیمی دارد. در این تحقیق از روانساز نوکولوک، متشکل از دو فاز K2AlF5.H2O و KAlF4 با نقطه ذوب °C 580، به منظور حذف لایه اکسیدی استفاده شده است. با اعمال دوغاب روانساز بر روی قطعه و خشک کردن آن در دماهای °C 220، °C 300،°C  380 تحت اتمسفر معمولی، مشاهده شد که در دمای °C 300، اتصال کامل همراه با بالاترین تنش برشی  MPa44 بدست می آید. در دماهای °C 220 و °C 380، استحکام برشی به ترتیب MPa  34، MPa 30 در ناحیه اتصال به دست آمد. خشک کردن روانساز در دمای °C 380 تحت اتمسفر کنترل شده گاز نیتروژن نسبت به اتمسفر معمولی، سبب بهبود استحکام برشی به MPa 39 شد. با خشک کردن روانساز در دمای °C 300 در خط تولید شرکت، میزان نشتی لحیم کاری شبکه رادیاتور از حدود 2/3% به 6/0% کاهش یافت.

    کلیدواژگان: لحیم کاری سخت آلومینیم، روانساز نوکولوک (NOCOLOK®)، آلومینیم- سیلیسیم
  • فرزاد پهنانه، مسعود آقاخانی*، رضا اسلامی فارسانی، مهدی کرمی پور صفحات 33-48

    آن چه که دراین مقاله آمده است پیش بینی تاثیر نانوذرات اکسید زیرکونیوم (ZrO2) در حضور سایر پارامتر های جوشکاری قوسی فلز- گاز فولاد کم کربن به منظور بررسی سختی منطقه جوش، با استفاده از منطق فازی می باشد. در این واکاوی ولتاژ جوشکاری، جریان جوشکاری، سرعت جوشکاری، طول موثر الکترود و ضخامت پوشش نانوذرات اکسید زیرکونیوم به عنوان متغیرهای ورودی و سختی ناحیه ذوب شده به عنوان متغیر خروجی درنظر گرفته شد. برای انجام آزمایش ها و جمع آوری داده ها از طراحی مرکب مرکزی چرخش پذیر، با پنج متغیر در پنج سطح استفاده شد. سختی ناحیه ذوب شده در تمام نمونه های جوشکاری شده اندازه گیری و نتایج پیش بینی شده توسط منطق فازی با داده های آزمایشی مقایسه شد. نتایج تحقیق نشان داد که با افزایش میزان نانوذرات ZrO2  سختی از 78 به HRB 84 افزایش می یابد. در این تحقیق، ضریب همبستگی به دست آمده با استفاده از منطق فازی  8/99 بود. با توجه به نتایج حاصل شده، منطق فازی به دلیل دقت بالای آن می تواند برای پیش بینی ناحیه جوش مورد استفاده قرار گیرد. همچنین حضور نانو ذرات ZrO2 در حوضچه جوش باعث افزایش عمق نفوذ تا 2 برابر شد.

    کلیدواژگان: جوشکاری قوسی فلز-گاز، نانوذرات اکسید زیرکونیوم، سختی فلزجوش، منطق فازی، نفوذ جوش
  • سجاد امامی، توحید سعید * صفحات 49-55

    صفحات برنجی تک فاز به ضخامت 2 میلیمتر با روش نورد تجمعی با سیکل های متفاوت 1 و 3 تحت تغییر شکل پلاستیک شدید قرار گرفتند. خواص مکانیکی از قبیل سختی، استحکام تسلیم و کششی نمونه ها با افزایش تعداد پاس های نورد تجمعی بهبود پیدا کردند. به نحوی که سختی از HV 95 در نمونه های آنیلی تا HV 225 در نمونه حاصل از 3 مرحله نورد تجمعی افزایش یافت و همچنین استحکام تسلیم و کششی نمونه های حاصل از نورد تجمعی به ترتیب تا 5 و 2 برابر نمونه های آنیل شده افزایش یافتند. جوش بدون درزی بر روی نمونه آنیل شده و همچنین ورق های فرآوری شده از فرایند نورد تجمعی با روش جوشکاری همزن اصطکاکی با سرعت چرخشی 400 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 100 میلیمتر بر دقیقه ایجاد گردید. مشاهدات ریزساختاری نشان دادند که ریزساختار هم محور و ریز مشابهی بر اثر وقوع تبلور مجدد دینامیکی در ناحیه همزده هر سه نمونه شکل یافته است. خواص مکانیکی نواحی اتصال با آزمون های سختی سنجی و کشش مطالعه گردید. نتایج حاصل از سختی سنجی نشان داد که مقادیر سختی در ناحیه جوش نمونه های نورد تجمعی به علت حرارت همراه با این فرآیند تاHV  110 کاهش یافته است. نتایج حاصل از آزمون کشش نشان داد که استحکام تسلیم وکششی نمونه های تهیه شده از مقطع جوش نمونه های نورد تجمعی به ترتیب 8/1 و3/1 برابر نمونه های کششی تهیه شده از مقطع جوش نمونه های آنیل شده است.

    کلیدواژگان: تغییر شکل پلاستیک شدید، جوشکاری همزن اصطکاکی، برنج تک فاز، تبلور مجدد دینامیکی
  • آرین قندی*، مرتضی شمعانیان، محمدرضا سلمانی صفحات 57-65

    تحولات ساختاری و سختی در فولاد پیشرفته استحکام بالا DP590 به کمک میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بر روی نمونه های جوشکاری شده مقاومتی نقطه ای بررسی شده است. نمودار سختی مقاطع جوش توسط ریزسختی سنجی تهیه و پیک دمایی و توزیع حرارت به کمک نرم افزار Abaqus  شبیه سازی شد. نتایج نشان می دهد با توجه به دمای ایجادشده در هر منطقه دکمه جوش، منطقه تحت تاثیر حرارت و فلز پایه متفاوت دارای ریزساختار متفاوت هستند و این تفاوت بر سختی در مناطق مختلف تاثیرگذار است. حضور جزایر مارتنزیتی تمپرشده، با کسر حدود 44 درصد در زمینه فریت در فلز پایه، ساختار عمدتا مارتنزیتی در دکمه جوش و ساختار مارتنزیتی به همراه نواحی پراکنده ای از فریت در منطقه تحت تاثیر حرارت مشاهده شد. نتایج آزمون ریزسختی سنجی نشان دهنده تفاوت سختی در مناطق مختلف بود و هم چنین مشاهده شد که سختی در منطقه تحت تاثیر حرارت و فلز جوش افزایش یافته است. میزان سختی اندازه گیری شده در منطقه دکمه جوش، فلز پایه و منطقه تحت تاثیر حرارت، به ترتیب، حدود 400، 200 و 450 ویکرز بود که با ساختارهای مشاهده شده مطابقت داشت.

    کلیدواژگان: فولادهای پیشرفته استحکام بالا DP590، جوشکاری مقاومتی نقطه ای، ریزساختار، ریز سختی سنجی، شبیه سازی
  • حمیدرضا علینقیان*، سید علی صدوق ونینی، سید محمود منیر واقفی صفحات 67-80

    قالب‏های ریخته‏ گری مداوم فولاد در تعداد ذوب های بالا ممکن است در سطح قالب تحت سایش و تخریب قرار گیرند، لذا ضرورت راهکاری جهت بهبود عمر چنین قالب‏هایی مطرح می‏باشد. در مقاله حاضر هدف ترمیم نمونه مسی DHP   جنس قالب فرایند ریخته‏ گری مداوم می‏باشد. در این مقاله تخریب نمونه‏ های مسی توسط ایجاد شیاری به کمک دستگاه CNC و عمل ترمیم آن با استفاده از جوشکاری اکسی‏استیلن و پرکننده جهت پرکردن ناحیه شیار انجام شد. در این مطالعه تاثیر دمای پیشگرم، نوع پرکننده، عملیات حرارتی ناحیه جوش بر سختی، ریزساختار، آنالیز شیمیایی ناحیه جوش و هدایت حرارتی منطقه جوش بررسی و ارزیابی شد. محدوده دمای پیشگرم بین 300 تا 450 درجه سانتی گراد انتخاب شد. از پرکننده های  Cu-Pو  Cu-Ag-P برای پرکردن شکاف ناحیه جوش استفاده شد. در تحقیق حاضر جهت سنجش نتایج از میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی انرژی پرتوایکس، میکروسختی، میکروسکوپ نوری و هدایت سنج حرارتی استفاده شد. نتایج نشان داد افزایش دمای پیشگرم منجر به تشکیل لایه های اکسیدی و کاهش دمای پیشگرم با پرشوندگی ناقص ناحیه جوش همراه است که نهایتا دمای پیشگرم 400 درجه سانتی گراد با توجه به دو ویژگی ذکرشده در بالا انتخاب مناسبی است. عملیات تنش زدایی با هدف کاهش تنش ها و حفظ خواص مکانیکی در محدوده دمایی 250 تا 400 درجه سانتی گراد و در زمان 2 ساعت اجرا شد. نتایج نشان داد محدوده دمایی اتنخاب شده دمایی هیچ گونه کاهش نامطلوبی در سختی وجود نداشته است. هم چنین، مشخص شد با افزایش مدت زمان آنیل، سختی جوش برای پرکننده مس - فسفر کاهش و برای پرکننده مس - نقره - فسفر ابتدا کاهش و سپس افزایش می‏یابد. ارزیابی به کارگیری پرکننده Cu-P   در مقایسه با Cu-Ag-P نشان دهنده ایجاد سختی نسبتا پایین تر (نزدیک به کمتر از ده درصد) در پرکننده حاوی نقره نسبت به پرکننده حاوی فسفر بود. در مقابل هدایت حرارتی پرکننده حاوی نقره نزدیک به حدود ده درصد بیش از پرکننده حاوی فسفر بوده است. بدیهی ست که انتخاب نوع پرکننده بستگی به نوع پایه و هندسه آن دارد. بررسی‏ها نشان داد که درحضور 2/7 درصد فسفر در پرکننده مس - فسفر به دلیل نزدیک بودن ساختار جوش به نقطه یوتکتیک جدایش به صورت بسیار جزیی صورت گرفت. این در حالیست که انتخاب پرکننده مس - نقره - فسفر با داشتن 6 درصد نقره در آن باعث ایجاد جدایش شدید نقره تا مرز 90 درصد نقره در مرکز جوش در ناحیه غیردندریتی شد.

    کلیدواژگان: مس DHP، تعمیر و ترمیم، پرکننده جوش، ریزسختی، ریزساختار، آنیل
  • حامد ثابت*، فرهاد عبدی، محسن قنبری حقیقی صفحات 81-95

    در این پژوهش اثر پارامترهای دما و زمان عملیات اتصال فاز مایع گذرا بر خواص مکانیکی، ریزساختار و مقاومت به خوردگی اتصال تیتانیوم خالص تجاری به فولاد 316L مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از فویل مس خالص با ضخامت 100 میکرومتر به عنوان لایه واسط استفاده شد و عملیات اتصال دهی در سه دمای 950، 1000 و 1050 درجه سانتی گراد و در سه زمان 90، 120 و 150 دقیقه انجام شد. پس از انجام عملیات اتصال دهی، خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی نمونه ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج آزمون برش نشان داد استحکام برشی جوش در دمای اتصال 1000 درجه سانتی گراد از دماهای 950 و 1050 درجه سانتی گراد بهتر است. علت این امر، کمتر تشکیل شدن ترکیبات بین فلزی در این دما و هم چنین کم تربودن ناحیه انجماد غیرهمدما در این نمونه بود. بررسی های ریزساختاری نشان داد که در دمای 950 درجه سانتی گراد ترکیب بین فلزی تیتانیوم و آهن تشکیل نشده است، درحالی که در دو دمای 1000 و 1050 درجه سانتی گراد، ترکیب بین فلزی تیتانیوم و آهن به مقدار قابل توجهی وجود داشت. نتایج آزمون خوردگی نشان داد که مقاومت به خوردگی ناحیه جوش، وابسته به ترکیبات بین فلزی به وجود آمده در این ناحیه است. از جمله ترکیبات بین فلزی به وجود آمده در این اتصال می توان به TiCu2، Ti2Cu، TiCu و FeTi اشاره نمود. نمونه اتصال یافته در دمای 1000 درجه سانتی گراد و زمان 120 دقیقه به دلیل دارا بودن حداقل ترکیبات بین فلزی، مقاومت به خوردگی بهتری از خود نشان داد. هم چنین فازهای بین فلزی آهن - تیتانیوم، مقاومت به خوردگی کمتری از فازهای بین فلزی مس - تیتانیوم نشان دادند.

    کلیدواژگان: فرآیند فاز مایع گذرا، اتصال فلزات غیر همجنس، فولاد316L، تیتانیوم خالص تجاری
  • مهران رستمی، حمید خرسند* صفحات 97-113

    روش معمولی جریان گردابی برای بررسی غیرمخرب اتصالات جوشکاری دارای محدودیت هایی است که می تواند عیوب را تا عمق خاصی در زیر سطح نمونه مورد بررسی قرار دهد و برای تعیین عیوب عمیق مناسب نیست. این محدودیت با استفاده از سنسور ابررسانای SQUID می تواند رفع شود. ترکیب غیراستوکیومتری YBCO به دلیل دمای ابررسانایی و چگالی جریان بحرانی مطلوب در ساخت سنسورهای بسیار حساس SQUID کاربرد دارد. خواص و دمای ابررسانایی این ترکیب وابسته به تولید ترکیب خالص و همگن و با نسبت دقیق این ترکیب غیراستوکیومتری در فاز Y:123 است. در این تحقیق به تولید این ماده ابررسانای دما بالا به کمک روش سل ژل خود احتراق از نیترات عناصر تشکیل دهنده ترکیب پرداخته شد و با بهره گیری از تصویربرداری میکروسکوپ الکترونی نشر میدانی، وزن سنجی گرمایی، طیف سنجی پراش اشعه ایکس و پراش انرژی اشعه ایکس، شرایط بهینه تکلیس فاز Y:123 تعیین شد. در این شرایط فاز ابررسانای Y:123 تولید و ناخالصی حذف شد و از طرف دیگر نیاز به عملیات حرارتی بعدی و همین طور فرایند هزینه بر آنیل حذف شد. در نهایت شرایط بهینه رسوب دادن این ترکیب با فرایند PLD روی زیرلایه مناسب جهت تولید حسگر اسکوییدی بررسی شد و یک روش بهینه برای این رسوب دهی ارایه گردید. یک روش بهینه جهت الگودهی و تولید سنسورهای ابررسانای دما بالا از جنس YBCO برای بررسی غیرمخرب عیوب جوشکاری ارایه شد و همچنین روش بررسی غیرمخرب به کمک این سنسورها بررسی شد.

    کلیدواژگان: ابررسانای دما بالا، حسگر اسکوییدی، YBCO، ویفر زیرلایه SrTiO3، سل ژل خود احتراق، بررسی غیرمخرب
  • مهدی بکرانی* صفحات 115-132

    یکی از روش های نوین روبش فراصوتی با آرایه فازی جهت تصویربرداری فراصوتی در آزمون غیرمخرب، روش روبش تمرکز کامل است. این روش دقت بالایی در آشکارسازی عیوب قطعه مورد آزمون دارد که به دلیل استفاده از تمام داده های دریافتی ناشی از ارسال پالس از هر المان آرایه فازی بطور مجزا می باشد. علی رغم برتری این روش نسبت به روش های متعارف روبش، قدرت تفکیک آن به دلیل ایجاد نویز زمینه در تصویر فراصوتی محدود است و در تشخیص عیوب واقعی از نویز و بازتاب های کاذب، ضعیف عمل می کند. در این مقاله روشی با حجم محاسباتی پایین برای بهبود روبش تمرکز کامل ارایه می شود که پرتوهای دریافتی از قطعه تحت آزمون را شکل دهی می کند و سبب کاهش نویز زمینه و افزایش دقت آشکارسازی عیوب قطعه می شود. به این منظور از تکنیک آستانه گذاری و برش سه سطحی داده های دریافتی المان های آرایه، برای تقریب معکوس ماتریس همبستگی با حجم محاسباتی پایین به منظور شکل دهی پرتو استفاده می شود. نتایج آزمون عملی به منظور آشکارسازی حفره های سوراخکاری شده روی لوله فولادی نشان دهنده کاهش میزان نویز زمینه به میزان 45/4 دسی بل نسبت به روش تمرکز کامل و بهبود تفکیک پذیری تصویر حفره ها به میزان 3 دسی بل است. همچنین مطابق نتایج حاصل از شبیه سازی، حداقل فاصله قابل تفکیک دو نقطه بازتابنده مجاور در روش پیشنهادی به 21/0 میلی متر می رسد که نسبت به روش تمرکز کامل به میزان 23/0 میلی متر بهبود نشان می دهد.

    کلیدواژگان: آرایه فازی فراصوتی، آزمون غیر مخرب، بازرسی جوش، روش تمرکز کامل، شکل دهی پرتو
  • محمدرضا صمدی، حسین مستعان*، مهدی رفیعی، مصطفی صالحی صفحات 133-146

    امروزه آلومینیوم و آلیاژهای آن به دلیل خواص ویژهای که دارند، کاربرد زیادی در صنایع دریایی و هوایی دارند. آلیاژهای سری xxx5 نیز از این قاعده مستثنی نیستند و به دلیل مقاومت به خوردگی عالی، چقرمگی و استحکام بالا و همچنین جوشپذیری مناسب بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از مشکلات موجود در جوشکاری ذوبی این آلیاژها، کاهش تنش تسلیم و استحکام نهایی کششی در اثر رشد دانه در منطقه متاثر از حرارت می باشد. در این پژوهش به مقایسه دو حالت جوشکاری قوسی تنگستن - گاز (GTAW) با جریان مستقیم و جریان پالسی به منظور تعیین تاثیر آن بر ریزساختار، خواص مکانیکی و خواص خوردگی پرداخته شد. همچنین با تغییر زمان برقراری قوس در جریان پیک و جریان زمینه، در جوشکاری با فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن - گاز پالسی بر روی خواص مکانیکی و متالورژیکی این آلیاژ مطالعه شد. جهت بررسی ریزساختار و سطح مقطع شکست به ترتیب از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد، نتایج نشان داد که شکست تمام اتصالات به صورت کاملا نرم بوده است. همچنین برای بررسی خواص مکانیکی آزمایش کشش و برای بررسی مقاومت به خوردگی آزمایش پلاریزاسیون و امپدانس انجام شد.

    کلیدواژگان: آلومینیوم های سری 5000، فلز پرکننده، جوشکاری قوسی تنگستن- گاز، خوردگی، ریزساختار
  • پیمان شایان فر*، حبیب دانش منش، کمال جانقربان صفحات 147-156

    در این تحقیق اثر درصد هم پوشانی تک پاس های روکش بر روی ریزساختار و خواص مکانیکی روکش کاری با لیزر پودر اینکونل 625 بر روی فولاد کوینچ و تمپر ASTM A592 مورد بررسی قرار گرفت. جهت آنالیز ساختاری، فاصله بین دندریتی ارزیابی شد و برای این منظور از میکروسکوپ الکترونی روبشی و نرم افزار Digimizer استفاده گردید. جهت بررسی خواص مکانیکی، مدول الاستیک، چقرمگی و ریز سختی مورد ارزیابی قرار گرفت. در ارزیابی مدول الاستیک از روش فرو رونده نوپ و در ارزیابی چقرمگی از روش ایوانز استفاده شد. بعد از بررسی های انجام شده مشخص گردید که در هم پوشانی  تک پاس های روکش 50 درصد، میزان حرارت ورودی کم تر از هم پوشانی تک پاس های روکش 75 درصد است، همچنین دارای ساختار ریزتر و خواص مکانیکی به مراتب بالاتری می باشد به طوری که فاصله بین دندریتی در هم پوشانی تک پاس های روکش 50 درصد، حدود 91/. میکرومتر، قطر میانگین ستون های دندریتی حدود 32/. میکرومتر، ریزسختی حدود 10 درصد، سختی نوپ حدود 9 واحد، مدول الاستیک حدود 37 گیگا پاسکال و چقرمگی حدود 9 مگاپاسکال در مجذور متر از هم پوشانی 75 درصد بیشتر است.

    کلیدواژگان: روکش کاری با لیزر، اینکونل 625، فولاد A592، ریزساختار، خواص مکانیکی
|
  • M. Hajizadeh, S. Emami, T. SaeiD* Pages 1-8

    Friction stir welding was conducted on AISI 304 austenitic stainless steel sheet with dimensions of 100 mm × 100 mm × 2 mm. The FSW was performed at a welding speed of 150 mm/min and rotational speeds of 400 and 800 rpm. The results showed that high frequency of low angle grain boundaries (LAGBs) were formed through dynamic recovery in the thermo-mechanically affected zone (TMAZ). Higher amount of LAGBs were developed in the TMAZ of welded sample with 800 rpm due to the higher amount of strain and heat generated. High fraction of high angle grain boundaries were formed in the stir zone (SZ) of the welded samples through the occurrence of continuous dynamic recrystallization (CDRX). A very fine microstructure developed in the sampled welded with lower rotational speed. Analysis of texture using {111} Pole figures showed the formation of shear texture components in the SZ of both welded samples. The intensity of the obtained texture for the sample welded with 800 rpm was greater. The formation of shear texture components in the SZ of both samples implied the occurrence of CDRX mechanism

    Keywords: Friction stir welding, Stainless steels, Dynamic recovery, Dynamic recrystallization, Shear texture
  • Ramin Delir Nazarlou, Faraz Omidbakhsh*, Javad Mollaei Milani Pages 9-17

    Friction stir welding (FSW) is an economic and high quality technique at aluminum welding and joining methods. The most important factor in the soundness of this type of welding, is the mechanism of material transfer in each tool rotation. The materials transfer during the welding process involves horizontal and vertical movement that caused by extrusion process and forging force (the tilt angle due to forging force and on the other hand, shape of pin due to the extrusion process). One of the most important parameters in FSW process is the effect of rotational speed in the welded zone. In this study, the effect of rotational speed at constant welding speed, in the butt joint of pure commercial aluminum, was investigated. The results of the study showed that, increasing the rotational speed due to increases the amount of material transfer in the weld zone. The welded zone was investigated by appearance weld zone experiments and using radiography tests. Also weld zone was investigated in macro and microstructure by using cross section. Then the micro hardness testing has been used by cross section at welded zone. In order to investigate the mechanism of materials transfer during the process, the electrical resistivity test has been used to analyses the amount of materials transfer in the weld zone. Results shows that, increasing rotational speed due to increasing the amount of materials transfer in the weld zone and decreasing the amount of defects in the weld zone.

    Keywords: Friction stir welding, Material flow path, radiography, Rotational Speed, Pure commercial Aluminum
  • S. A. A. Hashemi Milani, R. Tavangar*, M. Azadbeh, E.Kahinpoor, H. Sadeghi Nasab Pages 19-32

    During the brazing of aluminum-based heat exchangers, the flux dry-off temperature plays a crucial role to get sound joints with maximum strength. In the present study, the NOCOLOK® flux consists of two phases of K2AlF5.H2O and KAlF4 with a melting point around 580 °C was used for brazing AA3003 as base metal with a clad-coating of AA4343 as filler metal. The slurry was applied on the joints and they dried at 220, 300 and 380 °C in air. The tensile shear test revealed that when the slurry dried at 300 °C, the joint withstand maximum shear stress of 44 MPa without defective features. At 220 °C and 380 °C, joint shear stresses were 34 MPa, 30 MPa respectively. However, drying at 380 °C under protective nitrogen gas enhanced the shear strength of up to 39 MPa. Having applied a change in current dryer temperature in the factory from 360 °C to 300 °C reduced the percentage of heat exchangers leakage from 3.2% to 0.6%, approximately, on a weekly basis.

    Keywords: Brazing of aluminum, NOCOLOK® flux, Aluminum-silicon
  • F. Pahnaneh, M. Aghakhani *, R. Eslami Farsani, M. Karamipour Pages 33-48

    This paper reports the applicability of fuzzy logig (FL) to predict the hardness of melt zone (HMZ) during the gas metal arc welding (GMAW) process, which is affected by the combined effect of ZrO2 nano-particles and welding input parameters. The arc voltage, welding current, welding speed, stick-out, and ZrO2 nano-particles were used as the input parameters and HMZ as the response to develop FL model. The predicted results from FL were compared with the experimental data. The most important input parameter affecting the HMZs was the addition of ZrO2 nanoparticle coatings with a thickness of 1 mm, which increased the hardness from 78 to 84 HRB. The correlation factor value obtained was 99.98% between the measured and predicted values of HMZ. The results showed that FL is an accurate and reliable technique for predicting HMZ because of its low error rate. Also, the presence of ZrO2 nano-particles in the weld pool has increased the penetration up to 2 times.

    Keywords: Gas metal arc welding, Hardness of melted zone, ZrO2 nano-particles, Fuzzy logic, Weld penetration
  • S. Emami, T. Saeid* Pages 49-55

    Single phase brass strips with 2 mm thickness were severely deformed through 1 and 3 cycles of accumulative roll bonding process (ARB). ARB process effectively increased the hardness, yield strength, and the ultimate strength of the processed materials. The hardness of processed material increased from 95 HV in annealed material to 225 HV in 3 cycle ARBed material, and the yielding and ultimate strengths increased more than 5 and 2 times of the annealed sample, respectively. Friction stir welding (FSW) process was successfully conducted on the annealed and ARBed samples to investigate and compare the microstructure and the mechanical properties of the joints obtained in bead on plate configuration. Microstructural observations showed that very fine dynamically recrystallized grains developed in the stir zones (SZs) of all welded samples. Mechanical properties were evaluated by hardness and tensile testing. Hardness test for the ARBed and FS welded samples showed that the hardness value decreased by 110 Hv in the resultant SZs. Results of tensile testing revealed that yield and ultimate strength of the FS welded ARBed samples 1.3 and 1.8 times are greater than that of the annealed FS welded sample .

    Keywords: Severe plastic deformation, Friction stir welding, Single phase brass, Dynamic recrystallization
  • A. Ghandi*, M. Shamanian, M. R. Salmani Pages 57-65

    The structural and hardness developed in advanced high-strength steel DP590 have been investigated with the help of optical microscopy and scanning electron microscopy on resistance spot welded specimens. The hardness diagram of the weld sections was prepared by microhardness test and the temperature peak and heat distribution were simulated by menas of the Abaqus software. The results show that according to the temperature generated in each region of the weld nugget, the HAZ and base metals have different microstructures, and these difference affects the hardness of the regions. The presence of tempered martensite islands with a fraction of 44% in ferrite matrix in base metal, mainly martensitic structure in the nugget, and martensitic structure along with scattered areas of ferrite in the HAZ was observed. The results of the microhardness tests showed difference in hardness values of the regions, and also it was observed that the hardness values increased in the HAZ and weld zone. The hardness values measured in the nugget, base metal, and HAZ were around 400, 200, and 450 HV which were in accordance with the observed structures

    Keywords: Advanced high strength steel DP590, Spot resistance welding, Microstructure, Microhardness, Simulation
  • H. R. Alinaghian*, S. A. Sadough Vanini, S. M. Monir Vaghefi Pages 67-80

    The surface of continuous casting moulds with high number of castings may be worn or destructed. As result, an approach for increasing these moulds life is necessary. In this project, the goal is the restoration of the DHP copper sample. In this project, the destruction of the copper sample is done by creation of groove using a CNC machine. The restoration of the sample is done using OAW and filler to fill groove area. In this project, the effect of preheating temperature, filler type and heat treatment of welding area on hardness, microstructure, chemical analyses of welding area and thermal conductivity of the weld are investigated. The preheating temperature range of 300 to 450oC was selected. The Cu-P and Cu-Ag-P fillers were chosen to fill the groove of the weld area. The scanning electron microscope (SEM), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDS), micro hardness tester, optical microscope and thermal conductivity meter were employed for evaluation of the results in this project. The results showed that the increase of preheating temperature creates oxide layers and the decrease of preheating temperature causes the incomplete filling of the welding area. Finally, the preheating temperature of 400 oC was a proper choice considering the above mentioned factors. The stress relieving operation to decrease stress and preserve the mechanical properties in the temperature of 250 to 400 oC and duration two hours was carried out. The result demonstrated that the selected temperature causes no unwanted decrease on the hardness. It was also found that increasing the annealing duration, decreases the hardness of weld for Cu-P filler for Cu-Ag-P filler increasing the annealing duration, first decreases the weld hardness and then increases the weld hardness. The Cu-P filler was compared with Cu-Ag-P filler. The results showed that the Cu-Ag-P filler has less hardness (around 10 percent) than the filler without silver. On the other hand, the thermal conductivity of the Cu-Ag-P filler was around 10 percent more than the thermal conductivity of the Cu-P. It is obvious that the selection of the filler type depends on the type of base metal and its geometry. The results showed that the segregation in the Cu-P filler with 7.2 percent phosphorous, because of the proximity of the weld structure to the eutectic point, has slightly happened; while, the selection of the Cu-Ag-P filler with 6 percent silver caused severe segregation of silver to 90 percent silver at the center of weld at the non-dendrite area

    Keywords: DHP copper, Repair of failing, Welding filler, Micro-hardness, Microstructure, Annealing
  • H. Sabet*, F. Abdi, M. Ghanbari Haghighi Pages 81-95

    In this research, effect of time and temperature of TLP process on the microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of CP-Ti to 316L stainless steel joint evaluated. For this purpose pure copper foil with 100 µm thickness was used as interlayer and joining process carried out at 950˚C, 1000˚C and 1050˚C and for 90, 120 and 150 minutes. After the joining process, shear and micro-hardness test and corrosion resistance were applied in the samples. The test results revealed that the shear strength of the sample 1000˚C is better than two other soaking temperatures. The main reason was the formation of less intermetallic compounds at the interface, as well as the presence of less athermally solidification zone area. Microstructural examinations for the sample after TLP at 950˚C revealed no iron and titanium bearing intermetallic compounds in the interface while for two other samples, there exist considerable amount of intermetallics in the microstructure. Corrosion test results showed that the resistance against corrosion depends on the intermetallic compounds formed in the interface. Intermetallic phases includes FeTi, TiCu, Ti2Cu, and TiCu2. The sample prepared at 1000˚C for 120 minutes had less intermetallic compounds and as a result, had the best corrosion resistance. Fe and Ti containing intermetallics had good corrosion resistance in simulated body fluid, as comparison with Ti and Cu containing compounds.

    Keywords: Transitional liquid phase bonding process, Dissimilar metal bonding, 316 L steel, Commercial pure titanium
  • M. Rostami, H. Khorsand* Pages 97-113

    The conventional eddy current method for non-destructive inspection of welding joints has limitations that can examine defects to a certain depth below the surface of the sample and is not suitable for determining deep defects. This limitation can be overcome using the SQUID superconducting sensors. The nonstoichiometric composition of YBCO due to its superconducting temperature and desired critical current density is widely used including the use of highly sensitive SQUID sensors. The properties and temperature of the superconducting compound are related to producing pure and homogeneous with a precise ratio of this non-stoichiometric compound in phase Y:123. In this study, the production of this high-temperature superconductor was carried out using a sol gel self-combustion process with nitrate forming elements and then produced powder analyzed by TGA, XRD, scanning electron microscopy, and EDX method and optimum conditions for production of Y:123 superconducting nanopowder were obtained by sol gel self-combustion method. In these conditions, the superconducting phase Y:123 was produced and the impurities were removed and on the other hand, the need for further thermal treatment and the costly annealing process were removed. Finally, optimal conditions for deposition of this compound on the substrate for producing the SQUID sensor were investigated and an optimal condition was presented to produce thin layer YBCO deposited by pulsed laser deposition method and patterned to produce SQUID High temperature Superconductor SQUID sensor. Finally the SQUID based NDT test for detecting sub-surfaces defects was investigated.

    Keywords: High temperature superconductor, SQUID, YBCO, SrTiO3 substrate, Sol-gel self-combustion, Non-destructive test
  • M. Bekrani* Pages 115-132

    One of the novel ultrasonic phased array based scanning methods for ultrasonic imaging in non-destructive test is total focusing method (TFM). This method employs maximum available information of the phased array elements and leads to an improved defect detection accuracy compared to conventional scanning methods. Despite its high detection accuracy, TFM behaves weak in distinguishing the real defects from noise which is because of its high background noise level. In this paper, a low complexity technique is presented for performance improvement of TFM which employs a beamforming method on the phased array received signals and leads to a reduction of the background noise and increase in the accuracy of the defect detection. To this end, a thresholding technique along with three-level clipping of the array received data is applied for low-complexity approximation of the correlation matrix inverse employed in the beamforming. Experimental results for detection of drilled holes on a steel pipe show a background noise reduction of 4.45 dB and improvement in the hole distinction of about 3 dB in comparison to those of TFM. In addition, as shown in the simulation results, the minimum distinguishable distance between two neighbor reflector points for the proposed method is 0.21 mm which is 0.23 mm lower than that for TFM.

    Keywords: Ultrasonic phased array, Non-destructive testing, Welding inspection, Total focusing method, Beamforming
  • M.R. Samadi, H. Mostaan*, M. Rafiei, M. Salehi Pages 133-146

    Nowadays, aluminum and its alloys have extensive applications in marine and aerospace industrious owing to their excellent properties. Among these alloys, 5xxx series of aluminum alloys have also excellent corrosion resistance, high toughness and strength and also good weldability. Decrease in yield strength and also tensile strength due to the grain growth in the heat affected zone is of the main problems in the welding of these series of Al alloys. In this research work, gas tungsten arc weld joints in two modes i. e. direct current and pulsed current were compared in order to study the effect of this parameter on the microstructure, mechanical properties and corrosion resistance of weld joints. Also, the effect pulsed current parameters such as peak current and basic current were investigated. Microstructural evolutions and fracture surfaces of weld joints were examined by optical microscope and scanning electron microscope, respectively. It was found that the fracture behavior of all joints is in a ductile manner. Also, tensile test and electrochemical polarization were conducted in order to study the mechanical properties and corrosion behavior of weld joints.

    Keywords: 5xxx series Al alloys, Filler metal, Gas tungsten arc welding, Corrosion, Microstructure
  • P. Shayanfar*, H. Daneshmanesh, K. Janghorban Pages 147-156

    In this study, the effect of overlapping percentage on microstructure and mechanical properties of a single-pass coating by Inconel 625 powder laser has been investigated for quench-tempered ASTM A592 steel. In order to have a structural analysis, the inter dendritic distance was evaluated. For this purpose, scanning electron microscopy (FESEM) and Digimizer software were adopted. In order to investigate mechanical properties, elastic modulus, toughness, and micro hardness were evaluated. For the evaluation of elastic modulus, Noop indentation method was used, and for toughness studies, Evans method was applied. After the investigation, it was found that in the overlapping of single-pass 50% coatings, the heat input value is lower than overlapping in single-pass 75% coatings. It also contains a finer structure with much higher mechanical properties. This is in such a way that the inter dendritic distance in single-pass 50% coatings is about 0.91 µm. The average diameter of the dendritic columns is about 0.32 µm, hardness value is about 10%, Knoop hardness is about 9 units, elastic modulus is about 37 GPa, and toughness is about 9 MPa m1/2 higher in comparison with the 75% overlapping case.

    Keywords: Laser cladding, Inconel 625, A592 steel, Microstructure, Mechanical properties