پژوهشنامه ریخته گری

پژوهشنامه ریخته گری

بررسی عددی و تجربی ریزساختار انجمادی در جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای ورق سوپرآلیاژ Haynes230

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان
1 کارشناس ارشد مهندسی مواد و متالورژی، شرکت مهندسی موادکاران، گروه مپنا، تهران، ایران
2 کارشناس ارشد مهندسی مکانیک، شرکت مهندسی موادکاران، گروه مپنا، تهران، ایران
10.22034/frj.2025.542238.1209
چکیده
جوشکاری مقاومتی نقطه­ای متداول­ترین فرآیند جوشکاری برای اتصال ورق­های فلزی می­باشد. در صنعت ساخت قطعات نیروگاهی، جوشکاری نقطه­ای ورق­های سوپرآلیاژهای پایه نیکل که از قابلیت جوش­پذیری پائینی برخوردار هستند، امری چالش برانگیز است. در جوشکاری مقاومتی نقطه­ای، سه متغیر شدت جریان الکتریکی، زمان جوشکاری و نیروی الکترود، بیشترین اثر را در کیفیت اتصالات دارند. در این تحقیق به بررسی نقش و تاثیرات این سه متغیر در جوشکاری مقاومتی نقطه­ای ورق سوپر آلیاژ پایه Haynes230 که در ساخت محفظه احتراق توربین گاز بطور گسترده مورد استفاده قرار می­گیرند، پرداخته شده است. به منظور ارزیابی کیفی نمونه­های جوشکاری شده، آزمون­های مخرب و غیرمخربی نظیر آزمون متالوگرافی شامل بررسی ریز ساختار نواحی سه گانه جوش به کمک میکروسکوپ های نوری و الکترونی، بازرسی با مایع نافذ جهت شناسایی ترک­ها و حفرات، آزمون رادیوگرافی برای شناسایی عیوب داخلی ناحیه جوش، آزمون میکروسختی ویکرز، آزمون پیل برای ارزیابی استحکام جوش، آزمون کشش-برش در دمای محیط و بالا به منظور تعیین استحکام برشی نمونه­های جوشکاری مقاومتی مطابق استاندارد مربوطه انجام شد. همچنین فرایند جوشکاری مقاومتی نقطه­ای در نرم افزار ANSYS توسط یک مدل اجزا محدود کوپل مکانیکی، الکتریکی و حرارتی با استفاده از کد APDL شبیه­سازی شد. در این راستا توزیع دمایی، شکل و اندازه دکمه جوش پیش­بینی گردید و سپس به منظور صحه­گذاری، مدل المان و هندسه دکمه جوش به دست آمده از نتایج شبیه­سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردید که مطابقت خوبی بین آنها مشاهده شد. بهینه‌ترین پارامترهای فرآیند شامل جریان جوشکاری 5800 آمپر، زمان جوش 9 سیکل و نیروی الکترود 6/5 کیلو‌نیوتن شناسایی شد که منجر به تشکیل دکمه جوشی با قطر 2/5 میلی‌متر (بیش از حداقل استاندارد GE معادل 08/5 میلی‌متر برای ورق 6/1 میلی‌متری) و استحکام برشی 4/13 کیلو‌نیوتن در دمای محیط و MPa 339 در دمای 0C 649 گردید.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Agashe S., Zhang H., Selection of schedules based on heat balance in resistance spot welding, Welding Journal, 2003, 82(7) 179S-183S.
[2] Long H., Jin X., Shao J., Zhu H., Effect of holding time on microstructure and mechanical properties of resistance spot welds between low carbon steel and advanced high strength steel, Computational Materials Science, 2016, 17, 556-563.
[3] Mendez P.F., Eagar T.W., Welding processes for aeronautics, Advance Materials and Processes, 2001, 159(5) 39-43.
[4] Brijesh M., Desai M., Optimization of process parameters for resistance spot welding process of austenitic SS304 using response surface method–a review, International Journal for Technological Research in Engineering, 2014.
[5] Donachie M. J., Donachie S. J., Superalloys: A Technical Guide. ASM International, 2002.
[6] Lippold J.C., Kiser S.D., DuPont J.N., Welding metallurgy and weldability of nickel-base alloys, John Wiley & Sons, 2011.
[7] https://www.Aerospacewelding.com.
[8] P8R-AG1 REV. B, Resistance welding (spot, seam and projection), 1974.
[9] ISO 16338, Welding for aerospace –applications Resistance spot and seam welding, 2013.
[10] ASTM E1417/E1417M, Standard Practice for Liquid Penetrant Testing, 2021.
[11] ASTM E192-20, Standard Reference Radiographs of Investment Steel Castings for Aerospace Applications, 2021.
[12] ASTM E384-11, Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials, 2012.
[13] AWS D17.2/D17.2M-, Specification for resistance welding for aerospace applications. 2019.
[14] ASME Section IX, BPVC Section IX-Welding, Brazing, and Fusing Qualifications, 2021.
[15] Gould J., Workman D., Fracture morphologies of resistance spot welds exhibiting hold time sensitivity behavior in Proc, Sheet Metal Welding Conference VIII, 1998.
[16] Bemani M., Pouranvari M., Resistance spot welding of Nimonic263 nickel-based superalloy: microstructure and mechanical properties, Science and Technology of Welding and Joining, 2019, 25(1) 28–36.
[17] Ashtiani H. R., Zarandooz R., Microstructural and mechanical properties of resistance spot weld of IN625 supper alloy, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, 84(1-4) 607-619.
[18] Martín O., Tiedra P. De, San-Juan M., Combined effect of resistance spot welding and precipitation hardening on tensile shear load bearing capacity of A286 superalloy. Materials Science and Engineering A, 2017, 688, 309-314.
[19] Ma C., Chen D., et al., Microstructure and fracture characteristics of spot-welded DP600 steel. Materials Science and Engineering: A, 2008, 485(1-2) 334-346.
[20] Zhang H., Expulsion and its influence on weld quality. Welding Journal, 1999, 373-s.
[21] Shafee S., Naik B., Sammaiah K., Resistance spot weld quality characteristics improvement by Taguchi method, Materials Today: Proceedings, 2015, 2(4-5) 2595-2604.
[22] Oberg E., Jones F., Machinery's Handbook. Industrial Press, 27th Edition, 2004.
دوره 9، شماره 1 - شماره پیاپی 26
بهار و تابستان
تابستان 1404
صفحه 55-71

  • تاریخ دریافت 29 مرداد 1404
  • تاریخ بازنگری 12 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 13 مهر 1404