جوشکاری غیر مشابه فولاد زنگ نزن دو فازی به مس، بررسی خواص اتصال و ارزیابی اقتصادی

در این تحقیق خواص متالورژیکی اتصال غیر مشابه فولاد زنگ نزن دو فازی به آلیاژ مس و ارزیابی اقتصادی فرآیند جوشکاری مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از ایجاد این اتصال کاربرد خواص متالورژیکی دوگانه، خواص هدایت حرارتی آلیاژ مس و خواص استحکامی فولاد زنگ نزن دو فازی است. جهت افزایش دمای سوخت وکاهش سربع دمای بدنه موتورهای احتراقی در صنایع که منجر به افزایش بهره وری و حفظ راندمان ترمودینامیکی موتور می شود نیاز به ایجاد این نوع اتصال می باشد. آلیاژ مس نقش هدایت حرارت و فولاد زنگ نزن نقش استحکام بدنه موتور را ایفا می کنند. جوشکاری مستقیم دو فلز غیر مشابه فولاد زنگ نزن و مس بدلیل اختلاف در دمای ذوب، تفاوت در هدایت حرارتی و ضریب انبساط حرارتی، آمپراژ جوشکاری، سرعت انجماد بالای مس مذاب نفوذ مس مذاب به درون مرز دانه های فولاد به ویژه ناحیه haz، اکسیداسیون شدید مس در دمای بالا، نوع فلز پرکننده و عیوب مختلف جوش با مشکلات فراوانی روبرو می باشد. برای حل این مشکلات ازتکنیک لایه دادن آستر نیکلی (لایه دهی آلیاژ اینکونل 625) به عنوان لایه واسط میانی دو آلیاژ استفاده شد. نیکل قابلیت حلالیت و جوش پذیری خوبی با هر دو آلیاژ دارد. برای اتصال از فرآیند جوشکاری قوس تنگستن–گاز و فلز پرکننده ercunicr استفاده شد. برای بررسی ریز ساختار اتصال جوش از متالوگرافی نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به سیستم آنالیز eds استفاده شد. خواص مکانیکی اتصال توسط آزمایش کشش ارزیابی شد. یافته های پژوهش نشان داد در شرایط جوشکاری مستقیم دو آلیاژ در منطقه درز جوش نقاط سفیدرنگ مشاهده می شود که نشانه عدم ذوب یا ذوب ناقص می باشد. عیوب جوشکاری مانند مک، ترک گرم و ذوب ناقص در منطقه جوش به وفور دیده شد. این نقاط در کاهش استحکام اتصال نقش بسزایی دارند و به اتصال جوش نمی توان اعتماد کامل کرد. در شرایط جوشکاری غیر مستقیم، استفاده از آستر نیکلی به عنوان لایه واسط اتصال دو آلیاژ وضعیت فرق کرد. استحکام بدست آمده به لحاظ خواص مورد تایید می باشد. و عیوب جوشکاری مانند حالت قبل دیده نمی شود. محل شکست نمونه های کشش همگی از منطقه کناری جوش و از قسمت آلیاژ مسی می باشد که ثابت می کند آستر نیکلی باعث افزایش استحکام جوش شده است. نتیجتاً اینکه با جوشکاری آستر نیکلی بر روی لبه ورق فولاد زنگ نزن و سپس جوشکاری آستر نیکلی به آلیاژ مس، به نوعی اتصال مستقیم بین مس و فولاد حذف می گردد و در واقع جوشکاری بین دو فلز مس و نیکل انجام می شود که به لحاظ خواص متالورژیکی دارای شرایط مساعدتری است. اما استفاده از آستر نیکلی در منطقه درز جوش ایجاد فازهای بین فلزی کرم-آهن-نیکل می کند. ولی روی خواص مکانیکی و فیزیکی تأثیر چندانی ندارد. با اینحال جهت حذف فازهای بین فلزی استفاده ازآستر نیکلی خالص بجای آلیاژ اینکونل 625 توصیه می شود. چون فاقد عنصرکرم به عنوان جزء اصلی تشکیل دهنده فازهای بین فلزی می باشد. همچنین در ارزیابی اقتصادی مشخص گردید فرآیند جوشکاری قوس فلز–گاز محافظ (میگ) به دلیل نرخ بالای رسوب جوش از دیگر فرآیندها کم هزینه و اقتصادی تر می باشد.