طی تحقیقات صورت گرفته بر روی جوشکاری محیطی خطوط لوله مشخص شده است ترکهای عرضی در فلز جوش رخ میدهد و بیشتر در ناحیه پایین لوله ( موقعیت ساعت شش ) تجمع دارند. سه عامل اصلی ایجاد این ترک ها، هیدروژن ، تنش و میکروساختار مستعد به ترک ، می باشند که در خصوص اثر تنش پسماند این نتیجه حاصل شد که اختلاف جهت جوشکاری در ناحیه بالا و پایین لوله که به ترتیب جوشکاری در موقعیت ساعت 12 و موقعیت ساعت 6 اطلاق میشوند ممکن است با میزان تنش باقی مانده در محیط و در نتیجه تشدید ایجاد ترک هیدروژنی در جوش ارتباط مستقیم داشته باشند. پروژه حاضر در ادامه کار مالک و صرافان به منظور بررسی تنش پسماند و مقایسه دو جهت مختلف جوشکاری که در دو موقعیت 6 و 12 وجود دارد،یعنی در موقعیت ساعت12 که دو الکترود از هم دور میشوند و در موقعیت ساعت 6 که دو الکترود بهم نزدیک میشوند، بکمک شبیه سازی بروش اجزاء محدود تعریف شد. در این تحقیق از نرم افزار اجزا محدود abaqus v6.10 استفاده شد.و در این شبیه سازی جوشکاری در 4 پاس انجام شده است. برای مدل کرن فلز پرکن، از تکنیک فعال و غیرفعال کردن المان استفاده شدحرارت ورودی بصورت حجمی در نظر گرفته شد .جنس فولاد مورد استفاده api 5l x70 بوده و خواص مواد نیز وابسته به دما انتخاب شدند. برای صحه گذاری نتایج و اطمینان حاصل کردن از صحت شبیه سازی انجام شده نتایج شبیه سازی با تعدادی از داده های اندازه گیری شده در تست عملی جوشکاری مقایسه شدند و مقایسه ها نشان داد نتایج شبیه سازی با داده های تجربی مطابقت قابل قبولی دارند. نتایج نشان دادند،تنشهای پسماند طولی با اختلاف جهت جوشکاری در دو موقعیت ساعت 12 و 6 لوله، با شرایط بکار گرفته شده در این پژوهش که نزدیک به شرایط واقعی انتخاب شده است، در فلز جوش بین 50 تا 300 مگاپاسکال اختلاف نشان میدهد و در موقعیت ساعت 12 یعنی هنگامی که دو الکترود از هم دور میشوند تنشهای پسماند کمتری در فلز جوش باقی میماند. بدلیل هزینه بر بودن محاسبه تنشهای پسماند در عمل و عدم دسترسی به تمام نقاط جوش و اختلاف ریز ساختار نواحی مختلف جوش که منجر به بروز خطا در روشهای اندازه گیری تجربی میشود،شبیه سازی جوشکاری میتواند جایگزین مناسبی برای تحلیل رفتار مواد و انتخاب بهترین حالت جوشکاری برای کمینه کردن تنش هاس پسماند و اعوجاجات و در نتیجه هزینه های تعمیر و جوشکاری مجدد باشد.

فولاد (100cr6) 52100 یکی از فولادهای پرکربن مقاوم به سایش است که در قطعات تحت سایش شدید مانند یاتاقان ها، بلبرینگ ها و غیره کاربرد دارد. جدایش عناصر آلیاژی و تشکیل فاز سخت مارتنزیتی حین فرایندهای ذوبی در این فولاد موجب تشکیل ترک های انجمادی و هیدروژنی در سطح آن می شود. اولین هدف این پژوهش ایجاد ساختاری با سختی بالا و بدون عیب روی سطح این فولاد با استفاده از فرایند همزن اصطکاکی (fsp) می باشد. به همین دلیل ابتدا امکان انجام fsp با سرعت دورانی rpm 800 و سرعت طولی 1mm.min- 120 و 60، 30 در دو عمق نفوذ mµ 350 و 300 روی فولاد 52100 آنیل شده بررسی گردید. سپس تاثیر متغیرهای فرایند بر تغییرات ریزساختاری و خواص مکانیکی این فولاد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پس از fsp، تغییرات ریزساختاری شدیدی در نمونه ایجاد می شود و به دلیل تشکیل فاز مارتنزیتی، سختی و مقاومت سایشی آن بهبود قابل ملاحظه ای می یابد. در مرحله ی بعد، fsp برای بهبود خواص پوشش sprasteel 80 با ترکیب شیمیایی مشابه فولاد 1080، که با استفاده از فرایند پاشش شعله ای روی فولاد 52100 ایجاد شده بود، مورد استفاده قرار گرفت. حذف عیوبی مانند لایه های ممتد اکسیدی، تخلخل و حفرات در ریزساختار پوشش های پاشش شعله ای و اختلاط پوشش با بستر هدف این بخش بوده است. در این راستا fsp با متغیرهای 1mm.min- 30 - rpm 800 روی نمونه هایی با ضخامت پوشش µm 800 و 400، 200 انجام گرفت تا ضخامت بهینه ی پوشش مشخص شود. سپس اثر سرعت های دورانی و طولی در دو عمق نفوذ mµ 350 و300 از لبه پشتی ابزار، روی اختلاط و خواص پوشش با ضخامت بهینه، ?m 200، بررسی و با هم مقایسه شدند. نتایج نشان داد که در عمق ورود ثابت، حداکثر اختلاط در یک محدوده ی خاص نسبت سرعت دورانی به طولی ایجاد می شود ولی در مقادیر کمتر و بیشتر از این نسبت، اختلاط مناسبی ایجاد نمی شود. از طرف دیگر با افزایش عمق ورود ابزار اختلاط بهینه در نسبت کوچکتر سرعت دورانی به سرعت طولی اتفاق می افتد. پس مقدار حرارت ورودی در اختلاط مناسب پوشش و بستر موثر می باشد. با انجام fsp روی پوشش پاشش شعله ای، لایه های اکسیدی بین قطرات منجمد شده (اسپلت) شکسته شده و ذرات اکسیدی حاصل به صورت یکنواخت در سطح توزیع شدند. هم چنین تخلخل و حفرات پوشش اولیه از بین رفت و با اختلاط فاز مارتنزیتی ناشی از فولاد 52100 با پوشش فرایند پاشش شعله ای، مقاومت سایشی و سختی آن بهبود یافت.

یکی از معضلات جوشکاری لوله های استحکام بالا مانندx70(api-5l)، ترک هیدروژنی می باشد که در اثر حضور هیدروژن، تنش های پسماند و ریزساختار مستعد به وجود می آیند. امروزه جهت جوشکاری پاس ریشه و پاس گرم این لوله ها از روش الکترود دستی با الکترود سلولزی به علت نرخ رسوب و نفوذ بالا استفاده می شود و برای جوشکاری پاس های پرکن این لوله ها نیز بطور سنتی از الکترود سلولزی استفاده می شود. فلز جوش حاصل از الکترود سلولزی با هیدروژن قابل نفوذ بیشتر و مقاومت به شکست کمتر خطر تشکیل ترک هیدروژنی را افزایش می دهد. در این تحقیق سعی بر آن است تا با کاهش میزان هیدروژن ورودی به حوضچه مذاب از احتمال ترک هیدروژنی و نیاز به انجام عملیات پیشگرم بکاهیم. در این راستا از الکترود قلیایی برای جوشکاری پاس های پرکن استفاده شده است. نتایج نشان می دهند، با تغییر جنس الکترود پاس های پرکن از سلولزی به قلیایی، احتمال ترک هیدروژنی و دمای مورد نیاز جهت عملیات پیشگرم، کاهش و مقاومت به شکست، افزایش می یابد. همچنین با استفاده از روش آماری تاگوچی، تأثیر سه متغیر جهت، وضعیت جوشکاری و دمای پیشگرم بر حساسیت به ترک هیدروژنی در فلز جوش حاصل از الکترود قلیایی مورد بررسی قرار گرفته است؛ با استفاده از این روش، با انجام آزمون های کمتر، و صرف زمان و هزینه کمتر، نشان داده شد که به ترتیب وضعیت جوشکاری، جهت جوشکاری و دمای پیشگرم بیشترین تأثیر را بر حساسیت به ترک هیدروژنی در فلزجوش حاصل از الکترود قلیایی می گذارند. همچنین نتایج نشان می دهد که یکی از دلایل افزایش احتمال ترک هیدروژنی در وضعیت سقفی، علاوه بر حرارت ورودی کمتر و میزان هیدروژن قابل نفوذ بیشتر، کاهش چقرمگی جوش در این وضعیت می باشد. بررسی های میکروسکوپی سطح شکست آزمون ضربه نیز نشان می دهد که درصد شکست ترد در وضعیت سقفی بیشتر از وضعیت تخت می باشد، لذا در حین انتخاب دمای پیشگرم مناسب برای حذف ترک هیدروژنی، توجه به وضعیت جوشکاری از اهمیت بالایی برخودار است. در نهایت با توجه به اهمیت سرعت و هزینه های عملیات جوشکاری، سرعت و هزینه جوشکاری با الکترود قلیایی در مقایسه با الکترود سلولزی مورد ارزیابی قرار گرفته است که نتایج نشان می دهد، سرعت رسوب الکترود قلیایی حدود 20% کمتر از الکترود سلولزی می باشد. اما این موضوع لزوماً باعث تأخیر در اجرا نخواهد بود، زیرا استفاده از الکترودهای سلولزی موجب صرف زمان برای تعمیرات احتمالی آتی می گردد. در مجموع نتایج نشان می دهد که استفاده از الکترود قلیایی مزایای فراوانی را ازجهت افزایش خواص مکانیکی، بهبود کیفیت و کاهش هزینه و زمان می تواند فراهم آورد.

چکیده ندارد.

آلومینیوم آلیاژی 2024 یکی از آلیاژهای با استحکام بالاست که در صنایع هوا فضا، حمل و نقل و صنایع نظامی کاربرد فراوان دارد. این آلیاژ در گروه آلیاژهای جوش ناپذیر قرار دارد که کاربرد آنرا با محدودیت مواجه کرده است. در این تحقیق در ابتدا به بررسی شکل حوضچه جوش این آلیاژ در جوشکاری آن بوسیله لیزر nd:yag پالسی پرداخته شد و مشخص شد که قله توان عامل مهمی در تعیین شکل حوضچه است. سپس ترکهای انجمادی این آلیاژ مطالعه شدند. جوشکاری در دو نوع جوش تک پالس و جوش با هم پوشانی پالسها انجام گرفت. در جوشهای تک پالس اثر چگالی توان بر شدت ترکها بررسی شد و دیده شد که تشکیل ناحیه ستونی ، شدت ترکها را در فلز جوش افزایش می دهد. در جوشهای با هم پوشانی پالسها، با کاهش عامل هم پوشانی، تعداد ترکها کم شد در حالیکه طول میانگین این ترکها افزایش یافت که برای تبیین این پدیده ترک ها در این جوش به سه دسته تقسیم شدند و مکانیزم انتشار ترک در جوش لیزر پالسی بیان شد. مشاهدات نشان داد که در فصل مشترک هر نقطه جوش با فلز پایه، ترک ها از ناحیه ذوب جزئی شروع می شوند در حالیکه در فصل مشترک هر نقطه جوش با نقطه جوش قبل، در ناحیه ذوب جزئی ترکی بوجود نمی آید. علت این پدیده نیز دمای بالای نقطه جوش قبلی و همچنین تفاوت ریز ساختاری ناحیه ذوب جزئی در فلز پایه و فلز جوش شناخته شد. در مرحله بعد، جوشکاری با فلز پرکن و با سیم آلومینیوم 4043 انجام شد. در این فرآیند افزایش میزان سیم ورودی به هر پالس، افزایش میزان هم پوشانی پالس ها باعث کاهش شدت ترکها می شود. افزایش قله توان و همچنین افزایش انرژی ورودی به جوش اثر مشابهی بر روی ترکها ندارند. با افزایش قله توان ابعاد حوضچه افزایش می یابد که این امر سبب می شود که میزان رقت افزایش یافته و در نتیجه شدت ترک های انجمادی افزایش یابد در حالیکه با افزایش قله توان، میزان تنشهای حرارتی کمتر می شود و ترکیب حوضچه همگن تر می شود که این عوامل سبب کاهش ترکهای انجمادی جوش می شود. ترکهای انجمادی در این جوش ها عموما از پایین شروع می شوند که عدم یکنواختی ترکیب حوضچه جوش و بالا بودن تنش ها در پایین حوضچه می توانند از علل افزایش حساسیت به ترک در پایین حوضچه جوش باشند. در مرحله آخر جوشکاری لب به لب آلیاژ 2024 انجام شد که دیده شد افزایش فاصله بین دو صفحه در جهت کاهش حساسیت به ترک عمل می کند. این آزمایش ها بر اساس الگوریتم تاگوچی انجام شد و اثر میانگین پارامترها بر روی شدت ترکهای انجمادی و همچنین کیفیت جوش تعیین شد. با انجام آزمون کشش بر روی بهترین نمونه جوش لب به لب، نمونه کشش از فلز پایه شکست.

پیشرفت علوم در زمینه های مختلف هوافضا سبب بکارگیری روزافزون اتصالات غیر همجنس و ریز اتصالات شده است. در این تحقیق با استفاده از دستگاه لیزر پالسی جوش ظریف nd:yag یکصد وات، جوشکاری آلیاژهای برنز سیلیکونی، برنج سیلیکونی و ti-6al-4v بصورت خودزا انجام شده و پارامترهای مناسب جوشکاری در مورد هرکدام در کنار شناسایی مشکلات جوشکاری آنها و مطالعات ریزساختاری و مکانیکی مربوط به هریک بانجام رسید. در ادامه آزمایشات اتصال غیر همجنس ti-6al-4v و برنج سیلیکونی در حالت لب به لب و خواص مکانیکی و ریزساختاری آن مورد بررسی قرار گرفت. از جمله نکات مهم در جوشکاری آلیاژ برنز سیلیکونی می توان به بیان تعریفی جدید در زمینه مکانیزم تشکیل ترک های گرم اشاره نمود. این ترک که ترک ترکیبی نام گذاری شد ترکیبی از مکانیزم تشکیل هر دو نوع ترک گرم انجمادی و ذوبی است. یکی از مهمترین پارامترها در تشکیل این نوع از ترک را می توان اثر همپوشانی پالسهای لیزر معرفی نمود. از نکات مهم تحقیق بر روی آلیاژ برنز سیلیکونی می توان به بدست آوردن جوشی سالم در حالت کارسرد شده و بدون عملیات حرارتی اشاره نمود. در مورد جوشکاری آلیاژ برنج سیلیکونی مهمترین پارامتر را می توان اثر مثبت انرژی پالس معرفی نمود که سبب تولید جوشی سالم و بدون عیب گردید. معضل اصلی در زمینه جوشکاری آلیاژهای تیتانیم ایجاد تخلخل در اثر عدم پایداری سوراخ کلیدی است که با استفاده از درصد همپوشانی پالسها کنترل شده و جوش سالمی حاصل گردید. از جمله نکات مهم این تحقیق تغییر برخی از مفاهیم پایه ای حاصل شده در زمینه پارامترهای موثر بر تشکیل تخلخل همچون پارامتر w/h است. معضل اصلی بوجود آمده در جوشکاری غیر همجنس آلیاژهای نام برده ایجاد دو فاز تیتانیم ? و ? در کنار یکدیگر و تشکیل ترکهایی در فلز جوش بود. این نوع از ترک که در هیچ یک از تقسیم بندی های موجود نمی گنجد تحت عنوان ترک آلوتروپیک نام گذاری شد. عامل تنشی بوجود آورنده این ترک ناشی از استحاله آلوتروپیک تیتانیم ? به ? است که سبب کاهش یازده درصدی ساختار شبکه خواهد گردید. از طرفی از جمله عوامل متالورژیکی موثر در ایجاد این نوع از ترک می توان به ترد بودن تیتانیم فاز بتا و مکانیزم تخریب خزشی اشاره نمود. این نوع از ترک با انتقال پرتو لیزر بمقدار 40% بر روی آلیاژ تیتانیمی و بهینه نمودن درصد همپوشانی پالسها جهت ممانعت از تشکیل فاز آلفا از طریق کنترل جریان سیالی مذاب و اختلاط آلیاژ برنجی و تیتانیومی بطور کامل مرتفع گردید.