فهرست مطالب

علوم و فناوری جوشکاری ایران - سال هفتم شماره 1 (پیاپی 12، بهار و تابستان 1400)

مجله علوم و فناوری جوشکاری ایران
سال هفتم شماره 1 (پیاپی 12، بهار و تابستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/06/30
  • تعداد عناوین: 12
|
  • رضا کریم پور، علی فرزادی*، علیرضا ابراهیمی صفحات 1-17

    در تحقیق حاضر اثر سه متغیر جریان، سرعت جوشکاری و دمای پیش گرم در سه سطح مختلف حین جوشکاری FB-TIG آلیاژ آلومینیم 5083 مطالعه شد. با استفاده از روش تاگوچی، 9 آزمون برای بررسی اثر متغیرها بر عمق نفوذ طراحی شد. مطابق با پیش بینی ها، با افزایش جریان و میزان پیش گرم و کاهش سرعت جوشکاری، عمق نفوذ افزایش یافت. بیشترین مقدار عمق نفوذ  mm 8/02 بود که  در جریان A 220، سرعت mm/min 120 و دمای پیش گرم 100 درجه سانتی گراد به دست آمد. تحلیل تاگوچی اثر بیشتر جریان و دمای پیش گرم نسبت به سرعت جوشکاری را نشان داد. تحلیل میکروسکوپی نشان دهنده ریزدانه شدن فلز جوش و درشت شدن دانه های HAZ در تمامی نمونه ها بود. حفرات بسیاری نیز در نمونه های با سرعت و جریان بالا در منطقه ذوب رویت شد. نمونه جوشکاری شده با بیشترین میزان حرارت ورودی دارای بیشترین عمق نفوذ بود. این نمونه بیشترین درصد ازدیاد طول را داشت که 69 درصد فلز پایه بود. همچنین با آزمون ریزسختی سنجی دریافت شد که سختی این نمونه در HAZ افت شدیدی دارد و از 70 به 58 ویکرز رسید.

    کلیدواژگان: جوشکاری، آلیاژ آلومینیم 5083، FB-TIG، عمق نفوذ
  • نسرین ابراهیمی، فراز امیدبخش* صفحات 19-27

    در این مقاله سعی شده است تا تاثیر پارامترهای جوشکاری شامل شکل ابزار، زاویه ابزار، سرعت چرخشی و پیشروی ابزار بر روی تشکیل عیب هلالی مورد بررسی قرار گیرد. به این منظور جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر روی آلیاژ آلومینیم 1085 توسط  ابزارهای استوانه ای، مثلثی و مربعی تحت شرایط مختلف صورت گرفت. مقاطع جوش حاصل توسط روش های رادیوگرافی، متالوگرافی و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تحت شرایط جوشکاری سرعت چرخشی 1120 دور بر دقیقه و سرعت پیشروی 160 میلی متر بر دقیقه و با زاویه 1 درجه عیب هلالی تشکیل شده واضح تر بوده و به نظر می رسد عامل اصلی تشکیل عیب هلالی مقدار بالای گرمای ورودی به ناحیه جوش در این نمونه باشد که باعث شدید اکسیداسیون  آلومینیم شده و تشکیل ذرات اکسیدی را ترغیب نموده است. ذرات اکسیدی حاصل در حین انتقال مواد مابین قسمت پیشرو و پسرو به شکل S توزیع شده و منجر به تشکیل عیب هلالی شده اند.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، عیب هلالی، سرعت چرخشی، سرعت پیشروی، زاویه ابزار
  • محسن رفیع، حامد ثابت*، وحید ابوئی مهریزی صفحات 29-39

    در این پژوهش اتصال غیر هم جنس ورق های Ti-6Al-4V و 304AISI  به روش جوشکاری لیزر نقطه ای مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ورق های مذکور به ضخامت 7/0 و 5/0 میلی متر با استفاده از لایه واسط مس یا نقره (خالص) به ضخامت 2/0 و 3/0 میلی متر با استفاده از دستگاه جوش لیزر پالسی 400 وات (Nd:YAG) و به روش نقطه جوش های هم مرکز به قطر 4 میلی متر در حالت روی هم  جوشکاری شدند و مورد آزمایش و بررسی قرار گرفتند. ابتدا بازرسی چشمی و سپس متالوگرافی نوری صورت گرفت و در صورت عدم وجود ترک آزمون های سختی ویکرز،  کشش و بررسی میکروسکپی الکترونی روبشی بر روی نمونه ها انجام شد و نتایج آزمون ها حاکی از آنست که در فلز نقره به عنوان لایه واسط استفاده شده با زمان 3 میلی ثانیه هیچگونه اتصالی ایجاد نشد و جابجایی فلز رویی نیز تاثیری در نتیجه نداشت و بهترین شرایط اتصال در شرایطی است که 304AISI  در معرض جوش لیزر باشد با استفاده از لایه واسط از جنس مس، حرارت ورودی 7/10 ژول، قله توان 5/1 کیلووات، فرکانس 15 هرتز و زمان 7 میلی ثانیه بهترین نتیجه بدست آمد و سختی منطقه جوش و استحکام نهایی به ترتیب 504 ویکرز و 160 مگا پاسکال بدست آمد.

    کلیدواژگان: جوشکاری لیزر نقطه ای، اتصال غیر هم جنس، Ti-6Al-4V، 304AISI
  • مهرشاد علی مددی، مسعود گودرزی، سید محمدعلی بوترابی* صفحات 41-50

    هدف از پژوهش حاضر، ایجاد اتصال غیر هم جنس آلومینیم Al6061 به فولاد St52 توسط فرایند جوشکاری اصطکاکی همزدنی  و همچنین بررسی اثر سرعت پیشروی ابزار بر درشت ساختار و خواص مکانیکی اتصال حاصل است. با توجه به اینکه جوشکاری آلومینیم به فولاد توسط روش های ذوبی به دلیل تشکیل ترکیبات بین فلزی بسیار مشکل است از این رو با استفاده از جوشکاری اصطکاکی همزدنی سعی بر آن است که با تعیین و انتخاب پارامتر های بهینه، بتوان به اتصالی با ریزساختار و خواص مکانیکی مطلوب دست یافت. این تحقیق در سه سرعت پیشروی 16، 40 و 85  میلی متر بر دقیقه انجام شد. با توجه به نتایج آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس مشخص شد که لایه تشکیل شده در درز اتصال عمدتا ترکیب بین فلزی است. در سه سرعت پیشروی بالاترین استحکام کششی نهایی در سرعتmm/min  85 به مقدارMPa  200 بدست آمد. با توجه به منحنی تنش کرنش، شکست در دو سرعت 16 و 40 میلی متر بر دقیقه به صورت ترد بوده و در سرعت 85 میلی متر بر دقیقه شکست نرم است.  با استفاده از آزمون ریزسختی سنجی، بیشترین سختی در منطقه اختلاط آلومینیم HV  75 و در سمت فولاد به فاصله mm  2/0 از درز اتصال  HV 315 بدست آمد، که بالاتر از فلزهای پایه (فلز پایه آلومینیم به طور میانگین  HV 53 و فلز پایه فولاد به طور میانگین HV245) است.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی همزدنی، اتصال غیرهم جنس، آلومینیم 6061Al، فولاد 52St، درشت ساختار، خواص مکانیکی
  • مجتبی وکیلی ازغندی*، علی شیرازی صفحات 51-60

    در تحقیق حاضر ورق های مسی با استفاده از روش جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی و با شرایط مختلفی شامل سرعت ها و تعداد پاس های مختلف جوشکاری به هم متصل شدند. نتایج نشان دادند که سختی و استحکام کششی ناحیه متاثر از گرما بعنوان ضعیفترین ناحیه جوش در برخی از نمونه ها تا 30 درصد نسبت به فلز پایه کاهش داشته است. ازطرفی کاهش سرعت دوران، افزایش سرعت جابجایی ابزار و افزایش تعداد پاس جوشکاری سبب ریزدانه سازی و بهبود خواص مکانیکی می شوند. ولی اثر کاهش سرعت دوران و افزایش سرعت جابجایی ابزار بعلت تولید حرارت کمتر مطلوبتر نشان داده شد. بطوریکه ضمن افزایش سختی از 90 به 125 ویکرز در نمونه جوشکاری شده با سرعت دوران 600 دور بر دقیقه و سرعت جابجایی 80 میلیمتر بر دقیقه، میزان افت سختی در نواحی اطراف جوش همین نمونه معادل فقط 5 ویکرز بوده است. همچنین مشخص شد که کاهش در اندازه دانه های ناحیه اغتشاشی، ضمن بهبود خواص مکانیکی منجر به افزایش چگالی لایه رویین، جلوگیری از حمله یون های مخرب کلر و در نتیجه کاهش 50 برابری شدت خوردگی در محیط آب شور دریا می شود.

    کلیدواژگان: مس، جوشکاری اغتشاشی اصطکاکی، میکروسختی، ریزساختار، استحکام کششی، خوردگی
  • حمیدرضا معصومی، سید حامد رضوی، امیرحسین میثمی*، محمد خدائی صفحات 61-70

    آلیاژهای آلومینیوم Al1050 به ضخامت یک میلیمتر و Al3105 به ضخامت نیم میلیمتر از طریق جوش نقطه ای با کمک ارتعاشات آلتراسونیک (USW) به یکدیگر متصل شدند. برای ایجاد جوش مناسب، یک هورن ارتعاشی (ابزار جوشکاری) متناسب با مبدل و مولد آلتراسونیک، به کمک نرم افزار ANSYS طراحی و ساخته شد. به دلیل سیکل گرمایی و مکانیکی در حینUSW، فرایند نفوذ و اختلاط مکانیکی در ایجاد جوش در فصل مشترک ورق ها دخیل هستند. عنصر آلیاژی Mn موجود درAl3105 درAl1050 نفوذ می کند. رفتار نفوذ در محل قرارگیری ورق Al3105 در زیر یا بالا محل نقطه جوش در حین جوشکاری متفاوت است. حد تحمل جوش مورد بررسی قرار گرفت و پارامتر های توان مبدل، زمان نگهداری هورن و فشار اعمالی در محل نقطه جوش به عنوان متغیرهای جوشکاری در نظر گرفته شدند و نقطه بهینه برای شرایط جوشکاری موجود به دست آمد که بهترین حد تحمل جوش مربوط به توان 750 وات در زمان های 2 و 3 ثانیه نگهداری هورن روی محل همپوشانی ورق ها بود. همچنین در تست کشش، پارگی ورق ها از اطراف محل نقطه جوش (خارج از نقطه جوش) صورت گرفت.

    کلیدواژگان: آلتراسونیک، هورن، مبدل آلتراسونیک، نفوذ، اتصال غیر مشابه
  • مهدی اصل تقی پور، رضا دهملایی*، سید رضا علوی زارع، محمدرضا توکلی شوشتری صفحات 71-80

    در این پژوهش تاثیر حرارت ورودی فرایند SMAW بر ریزساختار و خواص مکانیکی اتصالات جوش فولاد HSLA-100 مورد بررسی قرار گرفت. جوشکاری با سه حرارت ورودی 820/0، 176/1 و 392/1 کیلوژول بر میلی متر با استفاده از الکترود E12018 انجام شد. بررسی های ریزساختاری با استفاده از میکروسکوپهای نوری و الکترونی روبشی SEM  انجام گردید. خواص مکانیکی اتصالات جوش توسط آزمونهای ضربه و ریزسختی سنجی ارزیابی گردید. بررسی های ریزساختاری نشان داد که با افزایش حرارت ورودی میزان فریت سوزنی در فلز جوش کاهش یافت و بر مقدار فریت چندوجهی و شبه چندوجهی افزوده گردیده است. مشخص گردید که با افزایش حرارت ورودی، مقدار بینیت لایه ای در ناحیه HAZ افزایش یافته و مقدار بینیت دانه ای کاهش یافته است. به دلیل کاهش مقدار فریت سوزنی در ریزساختار فلز جوش با افزایش حرارت ورودی، مقدار سختی و انرژی ضربه کاهش یافت. نتایج نشان داد که  افزایش حرارت ورودی به دلیل کاهش میزان فریت سوزنی فلز جوش و انحلال رسوبات در ناحیه متاثر از حرارت درشت دانه باعث کاهش سختی در این نواحی گردیده است. مشخص گردید که با افزایش حرارت ورودی به دلیل کاهش میزان فریت سوزنی، انرژی ضربه ای فلز جوش به میزان 29٪ (از 45 ژول در حرارت ورودی  82/0  به 32 ژول در حرارت ورودی 392/1 کیلوژول بر میلی متر) کاهش یافته است. معلوم گردید که در تمام حرارتهای ورودی، انرژی ضربه فلز پایه بیشتر از انرژی ضربه فلز جوش است.

    کلیدواژگان: ولاد HSLA-100، فرایند SMAW، حرارت ورودی، انرژی ضربه ای، فریت سوزنی، فلز جوش
  • حمید تازیکه، سید احسان میرصالحی*، علی شمسی پور صفحات 81-88

    در این تحقیق به بررسی اثر دمای اتصال بر ریزساختار و خواص مکانیکی سوپر آلیاژ اینکونل 939 به روش پیوند فاز مایع گذرا پرداخته شده است. بدین منظور از لایه میانی از جنس MBF20 با ضخامت50 میکرون و سه دمای °Cم1180،°C م1120 و °C 1060و زمان 45 دقیقه استفاده شده است. به منظور ارزیابی ریزساختار از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز عنصری استفاده شده  است. همچنین به منظور ارزیابی خواص مکانیکی از روش سختی سنجی ویکرز و آزمایش استحکام برشی استفاده شده است. یافته های پژوهشی نشان داد که با افزایش دما از °Cم1060 به°C م1120 عرض ناحیه انجماد غیرهمدما از µm38 به µm35 کاهش یافته و با افزایش دما در °Cم1180 ناحیه  انجماد غیرهمدما  به طور کامل حذف شده و ناحیه انجماد همدما جایگزین آن شده است. در ضمن با افزایش دما سختی در مرکز اتصال کاهش و استحکام برشی افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: پیوند فاز مایع گذرا، سوپرآلیاژ اینکونل 939، ریزساختار، میکروسختی، استحکام برشی
  • حسین طهماسبی منش، علیرضا نصراصفهانی*، سید محمدعادل عقیلی صفحات 89-96

    یکی از کاربردهای فولاد میکرو آلیاژی P460NH استفاده از آن در ساخت مخازن تحت فشار است. برای جوشکاری این فولاد می توان از الکترود روکش‌دار E8018-G استفاده نمود. در این پژوهش از فرایند جوشکاری دستی با قوس الکتریکی استفاده شد و برای بدست اوردن پارامترهای بهینه جوشکاری، براساس استانداردهای ASME IX، جوشکاری انجام شد. آنگاه با نمونه بردای از مقطع جوش سختی سنجی به روش ویکرز انجام و پروفیل سختی برای نواحی مختلف رسم شد. سپس ریزساختار هر ناحیه بررسی و با نتایج سختی سنجی مقایسه گردید. رفتار خوردگی نواحی موثر از حرارت، گرده جوش و فلز پایه به‌طور جداگانه با استفاده از آزمون پلاریزاسیون تافل در محلول 5/3 درصد NaCl موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد ریزساختار ناحیه جوش دارای بیشترین درصد پرلیت (%62) و فلز پایه دارای بیشترین درصد (%73) فریت است. همچنین ناحیه متاثر از حرارت دارای بیشترین عدد سختی (298) و فلز پایه دارای کمترین مقدار آن (210) در معیار ویکرز است. ارزیابی رفتار خوردگی مناطق مختلف نیز نشان داد ناحیه متاثر از حرارت دارای بیشترین پتانسیل خوردگی (651/0‐ ولت) و کمترین چگالی جریان خوردگی (5‐10 × 75/1 آمپر بر سانتی متر مربع) است. این در حالی است که فلز پایه با کمترین پتانسیل خوردگی (691/0‐ ولت) و بیشترین چگالی جریان خوردگی (5‐10 × 2/1 آمپر بر سانتی متر مربع) نسبت به فلز جوش و ناحیه متاثر از حرارت قرار دارد.

    کلیدواژگان: فولاد P460NH، الکترود E8018-G، پتانسیل خوردگی، جریان خوردگی، سختی، پلاریزاسیون تافل
  • حامد تیربند، داود اکبری*، محمد گلزار صفحات 97-106

    در این مقاله استحکام نمونه های پلیمری گرماسخت تقویت شده جوش کاری شده به روش فراصوتی  که با روش آماده سازی سطحی به کمک پرتو لیزرآماده سازی شده اند، بررسی شده است. هدف اصلی بررسی مکانیزم های چسبندگی سطحی بهتراتصال نسبت به سطح ساده و همچنین ایجاد رویکردهای عملی جهت افزایش قدرت چسبندگی اتصال قطعات گرماسخت و استفاده از این فرآیند به عنوان تکنیک مقرون به صرفه است. بنابراین از دو ماده گرمانرم پلی متیل متاکریلات و پلی پروپلین به عنوان مواد واسطه برای ایجاد جوشکاری فراصوتی استفاده شده است.نتایج نشان می دهند که پارامتر نیرو وفشاردر این اتصالات پارامترهای غیر تاثیرگذاربوده است ودر جوش هایی بازمان بالاتر، رزین  گرماسخت شروع به تخریب گرمایی کرده است. در تمامی قطعات در زمان جوشکاری، سه پارامتر اصلی فشار، زمان جوشکاری وزمان نگهداری به طور یکسان با مقدار 2 بار، 6/1 ثانیه و 3 ثانیه انتخاب شدند. نتایج نشان می دهد حداقل استحکام کششی  در نمونه های مورد بررسی 1286نیوتن است، که نسبت به حداکثر استحکام کششی نمونه های آماده سازی بدون سطح چندین برابر افزایش یافته است. نتایج این مقاله نشان می دهد که روش آماده سازی سطحی به کمک پرتو لیزر روش موثر در افزایش استحکام چسبندگی قطعات پلیمری گرما سخت می باشد.

    کلیدواژگان: جوشکاری فراصوتی، پلیمرهای گرما سخت، آماده سازی سطحی، استحکام کششی
  • مهدی صفری*، امیرحسین ربیعی، جلال جودکی صفحات 107-117

    روش جوشکاری مقاومتی نقطه ای یکی از روش های موثر برای اتصال ورق های فلزی می باشد. تخمین نیروی شکست در قطعات جوشکاری شده از اهمیت بالایی برخوردار بوده و از روش های مختلفی برای یافتن نیروی شکست استفاده می شود. در این مقاله از یک سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی (انفیس)  برای تخمین و پیش بینی میزان استحکام قطعات جوشکاری شده استفاده می شود. برای این منظور با انجام یک طراحی آزمایش برای پارامترهای موثر فرآیند شامل شدت جریان جوشکاری، زمان اعمال جریان، زمان خنک شدن و نیروی مکانیکی، نمونه های جوشکاری تهیه شد. ورق مورد استفاده در نمونه ها فولاد کربنی AISI 1060 می باشد. پس از انجام آزمون کشش استحکام نمونه ها بدست آمده و سپس با استفاده از الگوریتم بهینه سازی آموزش و یادگیری در سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی پارامترهای بهینه مدل توسعه داده شده بدست آمد. 70 درصد داده های مربوط به استحکام نمونه ها برای آموزش سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی و 30 درصد باقیمانده برای بررسی صحت مدل ایجاد شده(بخش تست) مورد استفاده قرار گرفته است. دقت مدل بدست آمده با استفاده از نمودارهای مختلف و همچنین بر اساس معیارهای آماری جذر میانگین مربعات خطا، میانگین خطای مطلق، ضریب تعیین و درصد میانگین خطای مطلق  بررسی شده است. از نتایج بدست آمده مشخص می شود که شبکه انفیس در پیش بینی استحکام شکست قطعات جوشکاری شده توسط فرآیند جوشکاری مقاومتی نقطه ای بسیار موفق عمل کرده است. در پایان مشاهده می شود که ضریب تعیین و درصد میانگین خطای مطلق برای تخمین استحکام شکست در بخش آموزش به ترتیب برابر با 99/0 و 48/0 درصد و در بخش تست برابر با 95/0 و 2/6 درصد می باشند.

    کلیدواژگان: جوشکاری مقاومتی نقطه ای، استحکام اتصال، شبکه سیستم عصبی- فازی تطبیقی، انفیس، الگوریتم آموزش و یادگیری
  • محمد یوسفیه* صفحات 119-127

    در این مقاله به کمک روش تاگوچی، پارامترهای موثر بر چقرمگی فولادهای زنگ نزن سوپردوفازی در جوشکاری اصطکاکی- اغتشاشی بهینه سازی شده است. برای دستیابی به شرایط بهینه به منظور رسیدن به حداکثر چقرمگی، مشخصه کیفی هرچه بیشتر بهتر مورد استفاده قرار گرفت. تحلیل نتایج تاگوچی نشان داد برای رسیدن به شرایط بهینه به منظور دستیابی به حداکثر چقرمگی در قطعات جوش فولاد زنگ نزن سوپردوفازی باید سرعت چرخشی ابزار برابر rpm 500، سرعت جوشکاری برابرmm/min 60، فشار اولیه برابر MPa 70 و زاویه ابزار با قطعه کار برابر 3 درجه باشد. در شرایط بهینه، چقرمگی حاصل از آزمایش J  61 به دست آمد که با تقریب خوبی نزدیک به چقرمگی پیش بینی شده (58J) بود. همچنین آنالیز واریانس بر روی نتایج نسبت سیگنال به نویز (S/N) انجام شد. با توجه به نتایج آنالیز واریانس، پارامتر سرعت چرخشی ابزار با درصد تاثیر %64 موثرترین پارامتر بر چقرمگی در جوشکاری اصطکاکی-اغتشاشی فولادهای زنگ نزن سوپردوفازی شناخته شد. از طرفی پارامترهای سرعت جوشکاری (با درصد تاثیر %17)، فشار اولیه (با درصد تاثیر%16) و زاویه ابزار نسبت به قطعه کار (با درصد تاثیر %3) در رتبه های بعدی قرار گرفتند. همچنین بررسی سطح مقطع شکست نمونه ها در آزمایش ضربه اثبات کرد نمونه ای که کمترین چقرمگی را در آزمایش ضربه داشت دارای مورفولوژی از نوع کلیویج و در نتیجه شکست ترد بود. این در حالی بود که مورفولوژی سطح شکست نمونه مورد آزمایش در شرایط بهینه (با دارا بودن بالاترین چقرمگی در این تحقیق=  J61) دارای دیمپل های ریز و عمیق به مقدار زیاد بود. وجود دیمپل های ریز و عمیق به مقدار زیاد نشان دهنده شکست نرم و نهایتا رسیدن به بالاترین چقرمگی بود.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی-اغتشاشی، فولاد زنگ نزن، بهینه سازی
|
  • R. Karimpoor, A. Farzadi*, A. Ebrahimi Pages 1-17

    In the present study, effect of current, welding speed and preheat temperature during FB-TIG welding of AA5083 aluminum alloy was studied. Using the Taguchi method, 9 different tests were designed to investigate the effect of welding parameters on the penetration depth. Consistent with predictions, increasing the current and preheat temperature, and reducing the welding speed led to an increase in penetration depth. The maximum penetration depth of 8.02 mm was achieved at the current of 220 A, welding speed of 120 mm/min, and the preheat temperature of 100 °C. Taguchi analysis showed that increasing the welding current and preheat temperature had a more significant effect than the welding speed. Microstructural analysis indicated that the weld metal is fine-grained, along with coarse-grain in the HAZ of all samples. Many pores were observed in the samples with high welding speed and high welding current in the fusion zone. The sample with the highest heat input had the highest penetration depth. This sample had the highest elongation, equal to 69% of the base metal. Moreover, microhardness test demonstrated that the hardness of this sample dropped sharply from 70 Vickers to 58 Vickers in the HAZ.

    Keywords: Welding, Aluminum Alloy 5083, Flux-Bonded TIG, Weld Penetration
  • Nasrin Ebrahimi, Faraz Omidbakhsh * Pages 19-27

    In this paper, the effects of welding parameters involving tool shape, title angle, rotational speed and welding speed on the S-shape defect formation have been investigated. For this purpose friction stir welding process were done on the Al-1085 plates by cylindrical, Triangle and square pins. The welded sections were studied by metallographic, radiography and SEM methods. The results showed that the S-shape defect was formed in the 1120 rpm, 1º title angle, 160mm/min welding condition. It is believed that the higher heat input in this welding condition with low welding speed would lead to more oxidation of Aluminum and so oxide particles formation. These oxide particles precipitate in a S shape pattern during the materials transfer between Advancing Side and Retreating Side sites which leads to S-shape defect formation.

    Keywords: Friction Stir Welding, S-shape Defect, Rotational Speed, Welding Speed, Title Angle
  • M. Rafi, H. Sabet*, V. Abouei Mehrizi Pages 29-39

    In this project, joining Ti-6Al-4V and AISI 304 dissimilar plates by laser-spot-welding method has been studied. In this regard, Ti-6Al-4V and AISI 304 plates, with a thickness of 0.7 and 0.5 respectively, were lap-welded using an interlayer of 0.2 & 0.3 mm copper and silver (pure silver). The process was done by 400Watt pulsed laser (Nd:YAG) using oncentric spot welding with 4mm diameter circles as lap welding. Once the spots were created, they got studied and surveyed first by eye inspection, then by optic metallography inspection and finally, by tensile strength and SEM; of course, if cracks were not detected on joining. The results proved copper a better interlayer compared to silver: no joining occurred while using silver as an interlayer for 3 milliseconds, and replacing the upper metal didn’t change the outcome. The best joining result was observed when AISI 304 was placed above (near the laser), copper plate interlayer was used in 7 milliseconds, with 15 Hz frequency, 10.7 J heat input and 1.5 KW peak-power. This way, sheer strength equaled 160 MPa and micro hardness equaled 504 HV.

    Keywords: Laser spot welding, Dissimilar joining, Ti-6Al-4V, AISI 304
  • M. Alimadadi, M. Goodarzi, S.M.A. Boutorabi* Pages 41-50

    This present study aimed to create an Al6061-St52 dissimilar joint and investigate the effect of the transverse speed by the friction stir welding process. Welding aluminum to steel is rugged by fusion methods because of the formation of brittle intermetallic compounds (IMCs). Therefore, to designate optimal parameters, acceptable IMC thickness, and mechanical properties determined. This research carried out different three transverse speeds of 16, 40 and 85 mm/min (with a constant pin offset of 0.2 mm). Geometry of toolchr('39')s pin radius and height is 4mm and 1.8mm, respectively. In the transverse speed parameter, the highest ultimate tensile strength (UTS) of 200 MPa was obtained at 85 mm/min. According to the Energy Dispersive X-ray Spectroscopy results, an IMC layer formed in the joint interface. The heat input rate was calculated to designate the optimal parameters. In tensile specimens, fracture mainly occurred in the joints and within the aluminum stir zone due to the combination of thick IMC layer and steel fragments, respectively. The micro-hardness measurement results showed that at (85 mm/min) the hardness values were HV 75 in the aluminum stir zone and HV 315 in the AS vicinity of the interface region. This hardness value is much higher than the base metals (Aluminum base metal is an average of HV 53 and an average steel base metal of HV 245).

    Keywords: Friction stir welding, Dissimilar joint, Aluminum 6061, St52 Steel, Macrostructure, Mechanical properties
  • Mojtaba Vakili-Azghandi*, Ali Shirazi Pages 51-60

    The results showed that the microhardness and tensile strength of the heat-affected zone as the weakest welding zone in some samples reduced up to 30% compared to the base metal. On the other hand, a decrease in rotational speed, an increase in tool movement speed, and the number of welding passes cause grain refinement and improve mechanical properties. However, the effect of decreasing the rotation speed and increasing the tool movement speed were shown to be more favorable due to less heat production. Accordingly, the hardness in the welded zone with a rotational speed of 600 rpm and a movement of 80 mm/min increased from 90 to 125 HV  compared to the base metal, and the hardness reduction in the zones around the welded zone was only 5 Vickers. It was also found that reducing the grain size of the stir zone, while improving the mechanical properties leads to increasing the density of the surface pasive layer, preventing the attack of aggressive chlorine ions and thus reducing the corrosion intensity by 50 times in saline seawater.

    Keywords: Copper, Friction Stir Welding, Microhardness, Microstructure, Tensile Strength, Corrosion
  • H.R. Masoumi, H. Razavi, A.H. Meysami*, M. Khodaei Pages 61-70

    The aluminum alloys of Al1050 with thickness of one millimeter and Al3105 with thickness of half millimeter  were joined via ultrasonic spot welding (USW). To create a suitable welding, a vibrating horn (welding tool) fit to transducer and ultrasonic generator was designed using ANSYS software. Due to mechanical and thermal cycles during USW, both diffusion and mechanical mixing facilitated the formation of welded interfaces. The alloying element, Mn, in Al3105 diffused into Al1050 during USW, and diffusion behavior varied with selection of top sheet. The fracture mechanism during lap shear testing, i.e. debonding or pullout fracture, varied based on welding power, time and pressure of jack. The optimal point for the existing welding conditions was obtained. The best welding conditions were for 750 W at 2 and 3 seconds when the horn was held on the overlap of the sheets.  Also, in the tensile test, sheet rupture was performed around the welding spot (out of welding spot).

    Keywords: Ultrasonic, Horn, Ultrasonic Transducer, Diffusion, Dissimilar Joining
  • Mehdi Asle Taghipour, Reza Dehmolaei*, Seyed Reza Alavi Zaree, Mohammad Reza Tavakoli Shoushtari Pages 71-80

    The microstructure and mechanical properties of HSLA-100 steel weld joints was investigated. Welding with three heat input of 0.820, 1.176 and 1.392 kJ / mm was performed using E12018 electrode. Microstructural studies were performed using scanning electron and optical microscopes. The mechanical properties of welded joints were evaluated by impact and microhardness tests. Microstructural studies showed that with increasing the heat input, the amount of acicular ferrite in the weld metal decreased and the amount of polyhedral and quasi-polygonal ferrite increased. It was found that with increasing the heat input, the amount of layered bainite in the heat affected zone increased and the amount of granular bainite decreased. Due to the decrease in the amount of acicular ferrite in the weld metal microstructure with increasing inlet temperature, the amount of hardness and impact energy decreased. The results showed that the increase in heat input due to the reduction of the acicular ferrite of the weld metal and the dissolution of precipitates in the coarse grain heat affected zone has caused a decrease in hardness in these zones. It was found that with increasing the heat input due to decreasing the acicular ferrite, the impact energy of the weld metal decreased by 29% (from 45 joules at an heat input of 0.82 to 32 joules at an heat input of 1.392 kJ / mm). It was found that at all heat inputs, the impact energy of the base metal is greater than the impact energy of the weld metal.

    Keywords: HSLA-100 steel, SMAW process, heat input, impact energy, acicular ferrite, weld metal
  • H. Tazikeh, S. E. Mirsalehi*, A. Shamsipoor Pages 81-88

    In this research, the effect of bonding temperature on the microstructure and mechanical properties of Inconel 939 super alloy by transient liquid phase bonding method. For this purpose, the middle layer of MBF20 with a thickness of 50 microns and three temperatures of 1060 °C, 1120 °C, 1180 °C and a time of 45 minutes have been used. In order to evaluate the microstructure, a scanning electron microscope equipped with an elemental analysis system has been used. Vickers hardness test and shear strength test have been used to evaluate the mechanical properties. The research findings showed that with increasing temperature from 1060 °C to 1120 °C, the width of the athermal solidification zonedecreased from 38µm to 35µm and with increasing temperature at 1180 °C, the athermal solidification zone was completely removed and isothermal solidification zone was replaced. In addition, with increasing temperature, the hardness in the joint center decreases and the shear strength increases.

    Keywords: Transient liquid phase, Inconel 939 super alloy, Microstructure, Micro hardness, Shear strength
  • Hossein Tahmasebi Manesh, Alireza Nasresfahani* Pages 89-96

    One of the applications of P460NH micro-alloy steel is its use in pressure vessel tanks. Electrode E8018-G can be used for welding  this steel. In this study, to obtain the optimal welding parameters, the arc process based on ASME IX standard was used. Then, by sampling from the weld section, Vickers hardness test was performed and hardness profiles were drawn in different areas. Then the microstructure of each area was examined and compared with the hardness test results. The corrosion behavior of the heat affected zone, weld zone and base metal was investigated separately using the TOEFL polarization test in a 3.5% solution of NaCl. The results showed that the weld zone had the highest percentage of perlite (62%) and the base metal had the highest percentage of ferrite (‌73%). Also, the heat affected zone has the highest hardness number (298) and the base metal has the lowest value (210) in the Vickers scale. Evaluation of corrosion behavior of different areas also showed that the heat affected zone has the highest corrosion potential (-.651v) and the lowest corrosion current density (1.75×10-5 A/cm2). This is while the base metal has the lowest corrosion potential (-.691v) and the highest corrosion current density (1.2×10-6 A/cm2) compared to the weld metal and the heat affected zone.

    Keywords: P460NH steel, E8018-G electrode, corrosion potential, corrosion current density, hardness, tafel polarization test
  • Hamed Tirband, Davood Akbari*, Mohammad Golzar Pages 97-106

    In this research, tensile strength of ultrasonic welded parts made of thermoset polymer-reinforced glass fiber with surface preparation has been investiagted. In order to elevate the adhesion of two surfaces laser grooving method has been applied. Two type of thermoplastic materials including Plymethyl methacrylate (PMMA) and polypropylene (PP) have been used as interlayers. Influences of main welding parameters were investigated. The results show that the force and compression parameters in these joints have been ineffective parameters and in higher weld welds, the thermosetting resin has started thermal degradation. The pressure considered constant and set at 2 bar, welding time set at 1.6 seconds and holding time considered 3 seconds. The results showed that the minimum tensile strength of welded samples with laser surface preparation method is 1286 N, which is much more than maximum tensile strength of welded samples without any surface preapration. This indicates that laser beam surface preparation is an effective method in improving of the adhesion strength of thermoset polymeric parts.

    Keywords: Ultrasonic Welding, Hard Heat, Laser Surface, Tensile Strength
  • Mehdi Safari*, Amir Hossein Rabiee, Jalal Joudaki Pages 107-117

    Resistance Spot Welding (RSW) is one of the effective manufacturing processes used widely for joining sheet metals. Prediction of weld strength of welded samples has great importance in manufacturing and different methods are used by researchers to find the fracture force. In this article, the Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) is utilized for prediction of joint strength in welded samples by RSW. A design of experiments (DOE) is prepared according to effective process parameters includes welding current, welding cycle, cooling cycle and electrode force. The sheet metal samples prepared from AISI 1075 carbon steel. Tensile test specimens are prepared and the tensile-shear strength of welded samples are measured. A model is developed according to ANFIS and trained according to teaching-learning based optimization algorithm. 70 % of test data used for network train and the remained 30 % used for access the accuracy of trained network. The accuracy of the trained network was assessed and the results show that the trained network can predict the joint strength with high accuracy. The determination factor (R2) and mean absolute percentage error (MAPE) are 0.99 and 0.48 % for trained data and 0.95 and 6.2% for test data.

    Keywords: Resistance Spot Welding, RSW, Joint Strength, Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System, ANFIS, Teaching-Learning Based Optimization
  • Mohammad Yousefieh* Pages 119-127

    In this paper, using the Taguchi method, the parameters affecting the toughness of super duplex stainless steels in friction stir welding were optimized. In order to achieve optimal conditions, maximum toughness, the quality characteristic was used as the higher the better. Analysis of Taguchi results showed that in order to achieve optimal conditions in super duplex stainless steel weldments must have a tool rotational speed of 500 rpm, a welding speed of 60 mm / min, an initial pressure of 70 MPa and a tool tilt angle with the workpiece is equal to 3 degrees. Under optimal conditions, the toughness obtained from the confirmation test was 61 J, which was very close to the predicted toughness (58 J). Analysis of variance was also performed on the results of signal to noise (S/N) ratio. According to the results of analysis of variance, the tool rotational speed parameter with an influence percentage of 64% was the most effective parameter on toughness in friction stir welding of super duplex stainless steels. On the other hand, the parameters of welding speed (with an influence percentage of 17 %), initial 2 pressure (with an influence percentage of 16%) and tool tilt angle to the workpiece (with an influence percentage of 3%) were in the next ranks. Also, SEM micrographs from fracture surface of the samples in the impact test proved that the sample that had the least toughness in the impact test had a cleavage morphology and as a result, brittle fracture. This was while the morphology of the fracture surface of the tested sample under optimal conditions (with the highest toughness in this study = 61 J) had a large amount of fine and deep dimples. The presence of these dimples in large quantities indicated ductile fracture and eventually reaching the highest toughness.

    Keywords: Friction stir welding, Stainless steel, Optimization