فهرست مطالب

علوم و فناوری جوشکاری ایران - سال هفتم شماره 2 (پیاپی 13، پاییز و زمستان 1400)

مجله علوم و فناوری جوشکاری ایران
سال هفتم شماره 2 (پیاپی 13، پاییز و زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/11/06
  • تعداد عناوین: 12
|
  • حامد ثابت*، رامین تهوری، علی علی مرادی صفحات 1-12

    در این پژوهش اتصال آلیاژ آلومینیوم 1050 به فولاد ساده کربنی St14 از روش جوشکاری مقاومتی نقطه ای مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای متغیر در این فرآیند زمان نگه داری فک ها، توان دستگاه و نوع لایه واسط قرار گیرنده بین دو آلیاژ بود. از پودر آلومینیوم به عنوان لایه واسط استفاده شد. پس از جوشکاری، بررسی ظاهری، آزمون برش، بررسی ریزساختار و میکروسختی انجام شد.  بررسی آنالیز EDS در منطقه جوش نشان داد که ترکیبات بین فلزی مختلفی مشاهده شد. ضخامت لایه های بین فلزی ایجاد شده به مدت زمان فرآیند جوشکارری و همچنین شدت جریان اعمالی در فرآیند بستگی داشت. نتایج آزمون برش نشان داد که بیشترین استحکام برشی در بین این گروه و همچنین در بین تمام نمونه های اتصال یافته مربوط به نمونه اتصال یافته در زمان 7 ثانیه و توان 5/2 کیلووات و لایه واسط حاوی 1/0 درصد بور (نمونه شماره 8) بوده است. نتایج آزمون میکروسختی نشان داد که بیشترین مقدار میکروسختی در مرکز جوش، مربوط به نمونه شماره 8 (نمونه اتصال یافته در مدت زمان 7 ثانیه و توان 5/2 کیلووات) به مقدار 98/116 ویکرز بوده است.

    کلیدواژگان: جوشکاری مقاومتی نقطه ای، آلومینیوم 1050، فولاد ST14
  • هومن نیکبخت، محمدرضا خانزاده*، حمید بختیاری صفحات 13-24

    در تحقیق حاضر به بررسی رفتار خوردگی و تغییرات ریزساختاری ورق های آلومینیم سری 5000 و مس پس از فرآیند جوشکاری انفجاری پرداخته شده است. جوشکاری انفجاری بافاصله توقف ثابت و تغییر میزان بار انفجاری انجام شده است. از آزمون های پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک و طیف نگاری امپدانس الکتروشیمیایی، میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترون روبشی استفاده شد. نتایج منحنی های پلاریزاسیون تافل نشان داده، کمترین سرعت خوردگی مربوط به نمونه با بار انفجاری 5/1 و بیشترین سرعت خوردگی مربوط به نمونه با بار انفجاری 5/2 بوده است. مقاومت به خوردگی نمونه با بار انفجاری 5/2 کمتر از نمونه با بار انفجاری 5/1 شده است که دلیل آن تغییر شکل پلاستیکی شدیدتر در فصل مشترک است. نتایج متالوگرافی نمایانگر موجی -گردابه ای شدن فصل مشترک در اثر افزایش بار انفجاری بوده است. نتایج آزمون امپدانس در نمونه های جوش شده نشان داده با موجی- گردابه ای شدن فصل مشترک مقدار n (پارامتر توان تجربی) کاهش یافته و نمونه با بار انفجاری 5/2 بیشترین میزان خوردگی را داشته است. بر اساس نتایج حاصل از میکروسکوپ الکترون روبشی مشاهده شد که با افزایش بار انفجاری، به تدریج ضخامت لایه ذوب موضعی افزایش می یابد.

    کلیدواژگان: جوشکاری انفجاری، بار انفجاری، تغییر شکل پلاستیکی شدید، گردابه
  • نورالله طاهری مقدم، امین ربیعی زاده*، علی خسروی فرد، لاله قلندری صفحات 25-37

    جوشکاری آلیاژهای آلومینیم به روش های متداول ذوبی منجر به ساختاری درشت دانه، عیوب اجتناب ناپذیر و نرم شدگی شدید در ناحیه جوش می شود. جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با ابزار دوکی شکل تکنیکی از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی می باشد که به دلیل داشتن یک شانه اضافه، پتانسیل بالایی برای توسعه کاربردهای روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی در صنایع دریایی، هوافضا و خودرو ایجاد کرده است. به منظور ارزیابی امکان اتصال همجنس آلیاژ آلومینیم 5083، ورق هایی به ضخامت 3 میلیمتر از این آلیاژها به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی با ابزار دوکی شکل جوشکاری شدند. اثر متغیرهای مختلف فرآیند نظیر فاصله بین شانه ها، سرعت پیشروی و سرعت چرخش ابزار مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اتصال سالم در سرعت پیشروی mm/min 13 و سرعت چرخش ابزار rpm 1350 بدست می آید. نتایج آزمون کشش نشان داد که راندمان اتصال بدست آمده 5/94% است که از راندمان اتصال روش های ذوبی بیشتر و قابل مقایسه با راندمان اتصال با روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی معمولی است. ارزیابی میکروسکوپی سطح شکست نمونه های جوشکاری شده نشان داد که برای اتصال های همجنس، مکانیزم شکست غالب، شکست نرم می باشد.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، ابزار دوکی شکل، آلیاژ آلومینیم، راندمان اتصال، ریزساختار
  • سید مهدی رفیعائی*، غلامحسین اسلامی صفحات 39-46

    دراین تحقیق ورق آلیاژی Ti-6Al-4V  با ضخامت یک میلی متر با طرح اتصال لب به لب توسط فرآیند جوشکاری قوس تنگستن-گاز با بهره گیری از جریان پالسی (PCGTAW)  و با استفاده از فلز پرکننده AMS 4954G جوشکاری شد. در این پژوهش، بررسی اثر فرکانس سیستم پالس بر ریزساختار و خواص مکانیکی با استفاده از میکروسکوپ نوری و آزمونهای سختی سنجی ویکرز و کشش انجام گرفت. در نمونه جوش بدون فرکانس بدلیل عدم استفاده از جریان پالس و نرخ سرد شدن کمتر حوضچه مذاب، تشکیل مقادیر زیادی فازهای نرم لایه ای ویدمن اشتاتن در منطقه فلز جوش میسر می گردد. در نهایت در این روش کمترین میانگین سختی برابر 341  ویکرز حاصل شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که بکارگیری جریان پالسی و افزایش فرکانس پالس تا 450 هرتز باعث افزایش نرخ سرد شدن حوضچه مذاب و به دنبال آن افزایش مقدار فاز مارتنزیتیα' بصورت سبدی شکل در ناحیه فلزجوش و در نهایت افزایش میانگین ریزسختی در این ناحیه می گردد. به بیان دیگر استفاده از بیشینه فرکانس منجر به افزایش قابل توجه میزان سختی تا 367 ویکرز  در ناحیه فلزجوش شد. در نهایت نیز با استفاده از آزمون کشش نشان داده شد که در همه نمونه ها شکست از ناحیه فلز پایه رخ داده که این پدیده به دلیل کیفیت جوش بسیار مناسب نمونه ها بوده است.

    کلیدواژگان: آلیاژ Ti6Al4V، جوشکاری قوس تنگستن- گاز (GTAW)، فرکانس، سیستم جریان پالسی
  • حسین سلیمانی، کامران امینی*، فرهاد غروی صفحات 47-58

    در این پژوهش، اتصال لب به لب ورق آلیاژهای آلومینیوم 2024 و 7075 توسط فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی FSW انجام شد و اثر موقعیت ابزار به اندازه 1 میلیمتر از خط مرکزی اتصال به سمت پیشرونده (AS) و پسرونده (RS) در سه حالت (1+ ، 0، 1-)  بر خواص ساختاری و مکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور، آلیاژهای آلومینیوم 2024 و 7075 بترتیب بعنوان پیشرونده و پسرونده انتخاب شدند. در این روش اتصال، سرعت پیشروی 200 میلی متر بر دقیقه و سرعت چرخش ابزار 600 دور بر دقیقه انتخاب شد. بعد از انجام جوشکاری، ماکرو ساختار و ریزساختار مناطق مختلف جوش و سطوح شکست نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. همچنین جهت ارزیابی خواص مکانیکی از آزمون های ریزسختی (ویکرز) و کشش استفاده شد. از ماکرو ساختار حاصله مشاهده شد که در هر سه حالت اتصال FSW سطح جوش عاری از عیب یا هر گونه نقص دیگر (عدم نفوذ، تخلخل و غیره) است. با تغییر موقعیت ابزار،  مورفولوژی ریزساختار جوش از حالت همگن به حالت حلقه پیازی تغییر کرد. همچنین با تغییر موقعیت ابزار به سمت AS استحکام کششی به مقدار 5/17 درصد افزایش یافت ولی با تغییر موقعیت ابزار به سمت RS استحکام کششی به مقدار 3/13 درصد کاهش نشان داد. میزان سختی در تمامی نمونه ها تقریبا یکسان بود ولی در ناحیه جوش بیشترین میزان سختی مشاهده شد. بنابراین نتایج کسب شده نشان داد که با تغییر موقعیت ابزار به سمت AS خواص مکانیکی نسبت به حالت بدون موقعیت و موقعیت به سمت RS بهبود یافت.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، موقعیت ابزار، اتصال غیر همجنس، خواص مکانیکی، ریزساختار
  • مجید اصلانی، مهدی رفیعی* صفحات 59-72

    در این پژوهش به منظور اصلاح ساختار جوش حاصل از جوشکاری تعمیری آلیاژ ریختگی منیزیم  AZ91Cو بهبود استحکام کششی، پارامترهای ورودی نظیر شدت جریان و دمای پیشگرم برای این آلیاژ بهینه سازی و همچنین عملیات حرارتی T6 نیز بصورت مجزا جهت همگن نمودن ریزساختار و بهبود خواص قبل و بعد از جوشکاری اعمال گردید .با استفاده از آنالیز واریانس، صحت مدل ها بررسی و تحلیل شدند. از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، طیف سنجی توزیع انرژی اشعه ایکس (EDS) و آزمون کشش به منظور مشخصه یابی ریزساختار و خواص مکانیکی قطعات ترمیم شده استفاده شد. نتایج بررسی های ریزساختاری نشان داد که نمونه های 2 (نمونه هایی که قبل و بعد از جوشکاری تحت عملیات حرارتی T6 قرار گرفتند) دارای رسوبات پیوسته بوده که این رسوبات به دلیل قطع بیشتر صفحات لغزش و ایجاد موانع مستحکم تر در مسیر حرکت نابجایی ها، استحکام را تحت تاثیر خود قرار داده و در مقایسه با نمونه های 1 (نمونه هایی که تنها بعد از جوشکاری تحت عملیات حرارتی قرار گرفتند) خواص مکانیکی بهتری از خود نشان دادند. با رسم گراف های سطح پاسخ و نمودارهای تراز، بیشترین مقدار استحکام کششی نمونه های 1 در دماهای پیشگرم 493 تا 513 کلوین و شدت جریان 80 تا 90 آمپر و برای نمونه های 2 در دماهای 513 تا 553 کلوین و شدت جریان 100 تا 110 آمپر مشاهده گردید.

    کلیدواژگان: جوشکاری تعمیری، TIG، AZ91C، استحکام کششی، طراحی آزمایش
  • بهزاد بینش*، سیما میرزایی، امین تقی اهری صفحات 73-87

    اتصال فاز مایع گذرای فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304L با استفاده از لایه میانی آمورف BNi-2 انجام شد. ریزساختار اتصال با میکروسکوپ نوری (OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به سیستم آنالیز تفکیک انرژی (EDS) بررسی شد. تاثیر دمای اتصال (1110-1030 درجه سانتیگراد) بر ریزساختار و خواص خوردگی نمونه های اتصال یافته مورد مطالعه قرار گرفت. مقاومت به خوردگی الکتروشیمیایی نمونه های اتصال در محلول 3.5% NaCl ارزیابی شد. مکانیزم تشکیل ریزساختار و توالی انجماد در ناحیه اتصال مورد بحث قرار گرفت. در ناحیه مرکزی اتصال بورایدهای غنی از نیکل و کروم، ترکیب Ni-Si-B و ذرات ریز Ni3Si در زمینه گاما نیکل شناسایی شدند. بررسی های ریزساختاری نشان داد که توالی انجماد این فازها به صورت   + γ ← γ + L ← Lبوراید نیکل+  بوراید کروم  + γ ← L +بوراید نیکل + بوراید کروم + ترکیب Ni-Si-B  می باشد. بالاترین میزان مقاومت به خوردگی در نمونه اتصال در دمای 1070 درجه سانتیگراد به مدت 30 دقیقه مشاهده شد که قابل قیاس با فولاد زنگ نزن آستنیتی 304 اولیه است. این امر به ریزساختار ناحیه اتصال شامل مقدار ناچیزی ترکیبات یوتکتیک در ناحیه انجماد غیرهمدما نسبت داده می شود.

    کلیدواژگان: اتصال فاز مایع گذرا، فولاد زنگ نزن آستنیتی AISI 304L، انجماد همدما، ریزساختار، مقاومت به خوردگی
  • همام نفاخ موسوی*، علی رسولی صفحات 89-101

    در این پژوهش اتصال هم جنس سیم های آلیاژ حافظه دار NiTi مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از سیم های آلیاژ حافظه دار NiTi با سطح مقطع دایره ای شکل و با ساختار مارتنزیتی در دمای محیط استفاده گردید. با استفاده از جوشکاری لیزر Nd:YAG ضربانی و بهینه سازی پارامترهای آن، یک اتصال سالم از نظر ظاهری و متالورژیکی به دست آمد و سپس اثر مدت زمان های مختلف اعمال پالس لیزر، بر خواص اتصال هم جنس این آلیاژ بررسی شد. ریزساختار حاصل، با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز شیمیایی(EDS) مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین نمونه های با زمان های مختلف اعمال پالس لیزر، تحت آزمون های مکانیکی کشش و میکروسختی سنجی ارزیابی شدند. با بررسی نتایج آزمون ها مشخص شد که گرمای ورودی بالاتر، سبب بزرگ تر شدن دانه ها، انحلال رسوبات، کاهش سختی و استحکام شکست در منطقه اتصال می گردد.

    کلیدواژگان: جوشکاری لیزر Nd:YAG ضربانی، آلیاژ حافظه دار، نیکل تیتانیم، ریزساختار
  • محمدهادی ذاکری*، علیرضا نصراصفهانی، سید مسعود برکت صفحات 103-112

    در این پژوهش، ریزساختارلایه روکش شده اینکونل 625 با استفاده از لیزر فیبری بر روی فولاد ASTM A575 مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا پارامترهای مختلف فرایند روکش کاری لیزری از جمله دارا بودن کمترین میزان رقت، تخلخل و آمیختگی و نیز بهترین  زاویه ترشوندگی برای یک نمونه بهینه تک پاس مشخص و سپس نسبت به انجام فرایند روکش کاری اقدام شد.ریز ساختار روکش از راس آن تا زیر لایهبا استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی ها نشان داد با توجه به نرخ سرد شدن متفاوت در فواصل مختلف، انواع ریخت دندریتیقابل مشاهده است. همچنین پوشش عاری از هرگونه حفره، تخلخل و ترک و ضخامت آن 9/0 میلیمتر(900 میکرومتر) می باشد. نتایج حاصل از آنالیزهایفازی(XRD) و عنصری(EDS) نشاندهنده تشکیل فاز گاما و توزیع نسبتا یکنواخت عناصر در پوشش می باشد. این نتایج همچنیننشان دهنده آن است که تغییریدر ترکیب شیمیاییسطح زیرلایه در نزدیک فصل مشترک حاصل نشده است. نتایج سختی سنجی نیز نشان دهنده آن است که سختیازVHN325 در سطح روکش شروع و با یک شیب ملایم  به سختی VHN135 در زیر لایه رسیده است. این شیب سختی را می توان ناشی از سرعت های سرد شدن و یا گرم شدن زیر لایه دانست.

    کلیدواژگان: روکش کاری لیزری، اینکونل 625، فولاد ASTM A575، ریز ساختار، سختی، پارامترهای لایه نشانی
  • سیده زهرا انوری*، میثم خاندوزی صفحات 113-125

    در این پژوهش در راستای رفع مشکلات روش های جوشکاری ذوبی و افزایش استحکام، اتصال ورق های آلیاژهای آلومینیم 6061 و 2024 با استفاده از روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی انجام شد و بهینه پارامترهای ممکن برای اتصال این دو آلیاژ مورد بررسی قرار گرفت. سرعت های متفاوت چرخش ابزار 565، 950،rpm 1500 برای اتصال این دو آلیاژ انتخاب شد. برای هر سرعت چرخش ابزار دو متغیر سرعت پیشروی، دو متغیر عمق فروروی و دو متغیر زاویه ابزار در نظر گرفته شد. آنالیز خواص مکانیکی اتصال های جوشکاری شده توسط بازرسی چشمی جوش و آزمون های کشش و میکروسختی صورت گرفت. ریزساختار منطقه جوش توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی مورد پایش قرار گرفت. نسبت قطر شانه به قطر پین از فاکتورهای مهم و کاربردی ابزار جوشکاری است و قطر شانه 3 برابر قطر پین انتخاب شد. در این پژوهش آلیاژ 2024 به عنوان آلیاژ سخت تر در سمت پیشرونده قرار گرفت. در نهایت استحکام کششی و سختی سنجی نمونه بهینه MPa300 و  HV85 بدست آمد و رفتار سختی و استحکام کششی منطقه HAZ در سمت آلیاژ 6061 نسبت به بقیه مناطق پایین تر ارزیابی شد.

    کلیدواژگان: جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی، آلیاژهای آلومینیم، آلیاژAA2024، آلیاژ AA6061
  • بهروز بیدختی*، امین قربانی صفحات 127-137

    پژوهش حاضر به بررسی تاثیر زیرلایه چقرمه فولاد زنگ نزن آستنیتی و ترکیب شیمیایی الکترود پوشش دار روی خواص جوش فولاد H13 پرداخته است. ریزساختار فلزجوش در کلیه نمونه ها به صورت مارتنزیت همراه با فاز رسوبی کاربید کروم پراکنده در ساختار و در لایه واسطه مخلوطی از آستنیت و فریت اسکلتی بود. نتایج آزمون سختی سنجی نشان داد که سختی فلزجوش دارای زیر لایه فولاد آستنیتی از فلزجوش بدون زیر لایه حدود 240 ویکرز بیشتر است. مطابق نتایج آزمون خمش، استفاده از زیر لایه چقرمه باعث افزایش چقرمگی جوش، تحمل تنش خمشی بالاتر و ایجاد شکست نرم در قطعه می شود؛ بنابراین استفاده از زیر لایه چقرمه علاوه بر ایجاد انعطاف پذیری لازم در جوش، باعث افزایش سختی فلزجوش می شود.

    کلیدواژگان: فولاد ابزار گرم کار، جوشکاری، خواص مکانیکی، زیرلایه
  • مهدی کرباسیان*، نازیلا ادب آوازه، مهرداد نیکبخت صفحات 139-150

    صنعت جوش و بازرسی یکی از پرمخاطره ترین صنایع محسوب می شود. ارزیابی ریسک، یک روش منطقی برای بررسی پیامدهای بالقوه ناشی از حوادث احتمالی بر روی افراد، مواد، تجهیزات و محیط است. ارزیابی ریسک، میزان کارآمدی رویکردهای کنترلی موجود را مشخص نموده و داده های با ارزشی برای تصمیم گیری در زمینه کاهش ریسک، خطرات، بهسازی سیستم های کنترلی و برنامه ریزی برای واکنش به ریسک ها فراهم می نماید. مطالعات صورت گرفته پژوهش حاضر، منجر به شناسایی 13 نوع ریسک در دو بخش «ترک گرم و ترک سرد» گردید. اولویت بندی ریسک های شناسایی شده براساس میزان درجه اهمیت، توسط اساتید خبره دانشگاهی صنعت جوش و بازرسی و به کمک تکنیک FBWM انجام گرفت. رویکرد فازی، برای مقابله با عدم قطعیت ریسک و کاهش ناسازگاری در تصمیم گیری پیشنهاد شده است.  نتایج نشان می دهد که عمده ترین ریسک ترک گرم فلز جوش به ترتیب اولویت شامل « ساختار انجماد، جدایش، تنش های کششی بالا در فلز جوش، ترکیبات مواد، قید و بند اتصال، پیش گرم، شدت جریان بالا، ضخامت بالای قطعه کار، شکل گرده جوش» و عمده ترین ریسک ترک سرد فلز جوش شامل «مقدار هیدروژن در فلز جوش، تنش های کششی بالا، ساختار مستعد،دمای نسبتا پایین» می باشد. دستاوردهای پژوهش به جهت گیری صحیح در انتخاب راه حل ها (که همان  دفع تهدیدهای اصلی است) کمک می نماید، همچنین می تواند در تدوین خط مشی های امنیتی صنعت جوش و بازرسی استفاده شود.

    کلیدواژگان: ارزیابی ریسک، ترک، فلزجوش، FBWM
|
  • Hamed Sabet*, Ramin Tahavori, Ali Alimoradi Pages 1-12

    In this study, the bonding of 1050 aluminum alloy to St14 carbon steel was investigated by resistance spot welding. The variable parameters in this process were the holding time of the jaws, the power of the device and the type of interface layer to be placed between the two alloys. Aluminum powder was used as the interface layer. After welding, appearance check, shear test, microstructure and microhardness were performed. results of EDS analysis in the weld zone showed that different intermetallic compounds were observed. The thickness of the intermetallic layers that created depended on the duration of the welding process and also the intensity of the applied current in the process. The results of shear test showed that the highest shear strength among all joined sample was related to the joined sample in 7 seconds with a power of 2.5 kW and the interface layer containing 0.1% boron. The results of microhardness test showed that the highest amount of microhardness in the welding center was related to the joined sample in 7 seconds and the power of 2.5 kW was 116.9 Vickers.

    Keywords: Resistance Spot Welding, 1050 Aluminium, St14 Carbon Steel
  • Homan Nikbakht, Mohammadreza Khanzadeh*, Hamid Bakhtiari Pages 13-24

    In the present study, the corrosion behavior and microstructural changes of 5000 series aluminum and copper sheets after the explosive welding process have been investigated. Explosive welding is performed with a fixed stop interval and change of explosive load. Dynamic potential polarization tests and electrochemical impedance spectroscopy, light microscopy, and scanning electron microscopy were used. The results of TOEFL polarization curves show that the lowest corrosion velocity was related to the sample with an explosive load of 1.5 and the highest corrosion velocity was related to the sample with an explosive load of 2.5. The corrosion resistance of a sample with an explosive load of 2.5 is less than that of a sample with an explosive load of 1.5 due to more severe plastic deformation at the joint. The metallographic results show a wave-vortexing of the joint due to the increase in the explosive charge. The results of the impedance test in welded samples showed that the value of n (experimental power parameter) decreased with wave-vortexing of the joint and the sample with 2.5 explosive load had the highest corrosion rate. Based on the results of scanning electron microscopy, it was observed that with an increasing explosive charge, the thickness of the local melting layer gradually increases.

    Keywords: Explosive welding, explosive ratio, severe plastic deformation, vortex
  • N. Taheri Moghaddam, A. Rabiezadeh*, A. Khosravifard, L. Ghalandari Pages 25-37

    Conventional fusion welding of aluminum alloys results in coarse-grained structure, inevitable defects, and significant softening in the welding region. Friction stir welding with bobbin tool is a technique of friction stir welding method that has a great potential for developing applications of friction stir welding method in marine, aerospace, and automotive industries due to having an extra shoulder. Sheets of 5083 aluminum alloy with a thickness of 3 mm were welded using the bobbin tool friction stir welding method to assess the feasibility of similar joining. The effect of different process variables such as shoulder pinching gap, transverse speed and tool rotation speed was investigated. The results showed that a sound joint is achieved at a transverse speed of 13 mm / min and a tool rotation speed of 1350 rpm. The results of tensile test showed that the obtained joint efficiency is 94.5%, which is higher than the joint efficiency of fusion methods and comparable to the joint efficiency of conventional friction stir welding. Microscopic evaluation of the fracture surface of welded specimens showed that for similar joints, the dominant fracture mechanism is ductile fracture.

    Keywords: Friction stir welding, bobbin tool, aluminum alloy, joint efficiency, microstructure
  • Seyed Mahdi Rafiaei*, Gholamhosein Eslami Pages 39-46

    In this research, Ti-6Al-4V alloy sheet with a thickness of one millimeter with butt joint design was welded by tungsten-gas arc welding process using pulse current (PCGTAW) and using AMS 4954G filler metal. In this study, the effect of pulse system frequency on microstructure and mechanical properties was investigated by optical microscopy, Vickers hardness and tensile strength tests. In the non-frequency welding sample, due to the lack of pulse current and lower cooling rate of the molten pool, the formation of large amounts of soft phases of the Weidmann-Statten layer in the weld metal region is possible. Finally, in this method, the lowest average hardness of 341 Vickers was obtained. The experimental results showed that using pulsed current and increasing the pulse frequency up to 450 Hz increased the cooling rate of the molten pool, followed by increasing the amount of martensitic phase α 'in the form of a basket in the weld metal region and finally increasing the average microhardness in this region. In other words, using the maximum frequency led to a significant increase in hardness up to 367 Vickers in the weld zone. Finally, using the tensile strength test, it was shown that in all the samples, failure occurred from the base metal area, which was a very good phenomenon due to the proper welding quality of the samples.

    Keywords: Ti6Al4V alloy, Tungsten-gas arc welding (GTAW), Frequency, Pulse current system
  • Hosseinn Soleimani, Kamran Amini*, Farhad Gharavi Pages 47-58

    In this research, butt joining of Al2024 and Al7075 plates were performed by Friction Stir Welding (FSW) and the effect of tool position on microstructural and mechanical properties in about 1 mm from center line of joint towards the advancing side (AS) and the retreating side (RS) was investigated at three positions of +1, 0, -1 mm. In this regard, the plates of Al2024 and Al7075 were selected as the AS and the RS, respectively. In this joining method, transvers speed of 200 mm/min and tool rotation speed of 600 rpm were chosen. Macro- and Micro- structures of various welding areas and fractography of samples were evaluated by optical and scanning electron microscopies. In addition, mechanical properties were investigated using micro-hardness and tension tests. From the obtained macro-structures, it was observed that in all three joints, the surface of weld was without any defects (i.e., porosity, lack of penetration…). With varying tool offset position, welding micro-structure morphology was changed from homogeneous mode to layer or onion ring- shaped mode. Moreover, with varying tool position into the AS-side, tensile strength increased about 17.5% as opposed to the zero-tool position, but there was a decreasing about in tensile strength with changing tool position towards the RS-side as compared with the zero-tool position. Value of micro-hardness was approximately similar in all welded samples, but the highest value of hardness was observed at the weld zone (WZ). Thus, the obtained results showed that with varying tool position into the AS-side, mechanical properties were improved as opposed to the zero-tool position and tool position towards the RS-side.

    Keywords: Friction Stir Welding, Tool offset, Dissimilar joint, Mechanical properties, Micro-structure
  • Majid Aslani, Mahdi Rafiei* Pages 59-72

    In this study, in order to modify the weld structure obtained from repair welding of AZ91C magnesium alloy and improvement of tensile strength, input parameters such as current intensity and preheating temperature were optimized for this alloy. T6 heat treatment was separately done befor and after the welding to homogenize the microstructure and improvement of the mentioned properties. Using variance analysis, the accuracy of the models was checked and analyzed. Optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) and tensile tests were used to characterize the microstructure and mechanical properties of the repaired parts. The results of microstructural studies showed that the samples 2 (samples that were subjected to T6 heat treatment before and after welding) had continuous precipitates which these precipitates affected the strength due to the interruption of more slip planes and creating stronger barriers in the path of dislocations, resulting the better mechanical properties as compared with samples 1 (samples that were subjected to heat treatment only after welding). Also, by plotting response surface graphs and level diagrams, the highest tensile strength for samples 1 was observed at preheating temperatures of 493 to 513 K and current intensities of 80 to 90 A, and for samples 2 at temperatures of 513 to 553 K and current intensities of 100 to 110 A.

    Keywords: Repair welding, TIG, AZ91C, Tensile strength, Design of experiment
  • Behzad Binesh*, Sima Mirzaei, Amin Taghi-Ahari Pages 73-87

    Transient liquid phase (TLP) bonding of AISI 304L stainless steel was carried out using BNi-2 amorphous interlayer. The microstructure of the joint area was studied by using optical and scanning electron microscopes and energy dispersive spectroscopy. The effect of bonding temperature (1030-1110 °C) was studied on the microstructure and corrosion behavior of the TLP bonded samples. Electrochemical corrosion resistance of the bonded samples was evaluated in 3.5% NaCl solution at room temperature. The mechanism of the microstructure formation and the solidification sequence at the joint area were discussed. Ni- and Cr-rich borides, Ni-Si-B compound and fine Ni3Si particles were identified in the γ-Ni matrix at the joint centerline. The microstructural investigations revealed that the solidification sequence of these phases is: L→ γ + L → γ + Ni boride + Cr boride + L → γ + Ni boride + Cr boride + Ni-Si-B Compound. The highest corrosion resistance was observed in the sample bonded at 1070 °C for 30 min, which is comparable to that of the as-received AISI 304L stainless steel. It was attributed to the bond region microstructure with a negligible amount of eutectic constituents formed in the athermally solidified zone.

    Keywords: Transient liquid phase bonding, AISI 304L stainless steel, Isothermal solidification, Microstructure, Corrosion ‎resistance
  • Homam Naffakh-Moosavy*, Ali Rasouli Pages 89-101

    In this research similar joining of NiTi shape memory alloy was studied. For this purpose, NiTi alloy in the form of wires with circular cross section possessing martensitic phase structure at room temperature was used. By utilizing Nd:YAG pulsed laser welding method followed by optimizing its technical parameters, a defectless joint in terms of appearance and metallurgical properties was obtained. In the next step, the effect of various pulsed laser duration time on properties of the obtained similar joint of NiTi was investigated. Moreover, the resultant microstructures were studied using optical microscope (OP) and Scanning Electron Microscope (SEM) equipped with chemical analysis of EDS. Furthermore, the samples prepared under different pulsed laser duration time conditions were characterized by using tensile and micro-hardness tests. Investigating the results of the performed evaluations revealed that higher levels of heat input has resulted in grain growth, dissolution of precipitations as well as reduction in hardness and ultimate tensile strength of the samples in the joint zone.

    Keywords: Pulsed Nd:YAG laser welding, Shape memory alloy, NiTi, Microstructure
  • M.H. Zakeri*, A.R. Nasresfahani, S.M. Barekat Pages 103-112

    In this research, the microstructure of Inconel 625 cladded layer on ASTM A575 steel has been investigated. By examining different parameters, the optimal single-pass sample with the least amount of dilution, porosity and fusion and suitable wetting angle was determined. Then cladding process with the optimal parameter was performed. The microstructure of the cladding layer was evaluated from the base metal to the top. Due to different cooling rates, dendritic morphologies were observed at different distances. Also, the cladding layer was free of any cavities, porosity and cracks and its thickness was 0.9 mm (900 micrometers). The results of (XRD) and (EDS) analyzes indicate thatthe γphase is formed and there is a relatively uniform distribution of elements in the cladding layer. These results also indicate that no change in the chemical composition of the substrate surface was achieved near the interface.The hardness test results also show that the hardness starts from 450 VHN at the top surface and reaches to 135 VHN in the base metal with a gentle slope. This slope of hardness can be attributed to the cooling or heating rates of the substrate.

    Keywords: Laser Cladding, Inconel 625, A575 steel, microstructure, hardness, cladding parameters
  • Seyedeh Zahra Anvari*, Meysam Khandozi Pages 113-125

    In the present study, to resolve the problems in fusion welding methods as well as to increase the strength, FSW method was used to join aluminum alloy sheets 6061 and 2024. Moreover, optimal parameters for joining of these two alloys were also taken into consideration. Various tool rotation speeds of 565, 950 and 1500 rpm were selected. For each tool rotation speed, two traverse speed variables, two penetration depth variables, and two tool angle variables were specified. The analysis of mechanical properties of welded samples was conducted through tensile and micro-hardness tests. Furthermore, microstructure of welding zone was investigated using optical and electron microscopes. The ratio of shoulder diameter to pin diameter is among the most significant and practical factors for welding tools. So, a shoulder diameter three times larger than that of pin diameter was selected. In the present study, alloy 2024 was placed at the precursor as the harder alloy. Tensile strength and indentation hardness of optimal specimen 300 MPa and 85 HV were achieved. Moreover, hardness behavior and tensile strength of heat-affected zone (HAZ) was evaluated to be lower in alloy 6061 compared to other zones.

    Keywords: Friction stir welding, Aluminum alloys, AA2024, AA6061
  • Behrooz Beidokhti*, Amin Ghorbani Pages 127-137

    The present study investigated the effect of electrode composition and buffer layer on the microstructure and mechanical properties of H13 tool steel repair welds. Three specimens were welded applying two conditions; i.e. with and without stainless steel underlay. The microstructure of all weld metals contained the martensitic matrix with distributed chromium carbide precipitations. The microstructure of the underlay was a mixture of austenite and layers of ferrite with the skeletal morphology. The results showed that hardness of the welded substrates with underlay was higher than that of the specimens without underlay. This difference could be more than 240 HV. However, the highest hardness values were obtained in the heat affected zone of welds. The application of tough underlay improved the weld toughness and bending properties of the welded specimens. Also, it encouraged the ductile fracture mode in weldments. Also, the higher hardness of weld metal could be resulted from the application of buffer layer.

    Keywords: Hot work tool steel, Welding, Mechanical properties, Underlayer
  • M. Karbasian *, N. Adabavazeh, M. Nikbakht Pages 139-150

    One of the most dangerous industries is welding and inspection. Risk assessment is a rational procedure for determining the probable repercussions of prospective incidents on people, materials, equipment, and the environment. The risk assessment identifies the efficacy of selected control mechanisms and offers essential data for risk reduction, risk management, control system enhancement, and risk response planning. The current study identified 13 dangerous parts of the "hot crack" and "cold crack." The discovered dangers were then ranked by expert academics in the welding and inspection industries using the best worst fuzzy method. A fuzzy method has been developed to address risk uncertainty and minimize decision inconsistencies. The findings indicate that the primary risk factors for weld metal hot cracking in order of importance are "frozen structure, separation, high tensile stresses in the weld metal, material composition, bonding, preheating, high flow intensity, high-thickness workpiece, and weld pollen form." And "the quantity of hydrogen in the weld metal, high tensile stresses, a vulnerable structure, and a relatively low temperature" are all factors in cold welding of weld metal. The study's results may be used to guide the selection of solutions, remove the primary dangers, and establish security policies in the welding and inspection industries.

    Keywords: Risk assessment, Cracking, Welding, FBWM