وبلاگ مهندسی مکانیک (جوشکاری و قالبسازی)

مقالات جوشکاری ، تعاریف جوشکاری ، نرم افزار های جوشکاری ، مهندسی ، تخصصی ، تاریخچه جوشکاری ، فیلم های جوشکاری

جوشکارى فولاد هاى میکرو آلیاژى
نویسنده : حسین وطن دوست - ساعت ۱٠:۱٤ ‎ق.ظ روز سه‌شنبه ٢٥ فروردین ۱۳۸۸
 

فولاد های میکرو آلیاژ در اواخر ده ١٩۶٠ پا به عرصه صنعت دنیا گذاشتند و می توان آنها را نوعی فولاد کم آلیاژ استحکام بالا دانست. مهمترین مزیت فولادهای میکروآلیاژ، کاهش مصرف انرژی و هزینه در تولید، خصوصاً در صنایع اتومبیل سازی می‌باشد. در این فولادها می‌توان بعد از انجام عملیات کار گرم در دمای بالا و کنترل پارامترهای عملیات و همچنین سرد کردن مناسب تا دمای پایین به مقدار استحکام و دیگر خواص مورد نظر دست یافت که با نتایج بدست آمده برای قطعات تولید شده با روش‌های متداول کوئنچ و تمپر قابل مقایسه می‌باشد. درنتیجه با حذف عملیات کوئنچ و تمپر می‌توان علاوه بر کاهش هزینه‌ها، سرعت تولید را نیز افزایش داد. یک شرکت تولید کننده گزارش کرده است که می‌تواند محصولات فولاد میکروآلیاژی تولید شده قبل از ظهر را در بعد از ظهر به فروش رساند


جوشکاری فولادهای HSLA

با استفاده از فولاد با استحکام بالاتر می توان ضخامت و وزن را کاهش داد. علاوه بر این، وزن کم باعث کاهش هزینه های ساخت مانند حمل و نقل و جابجایی می گردد و به ویژه فرایند جوشکاری نیز کاهش می یابد، زیرا مقدار حجم فلز جوش کاهش یافته و زمان ساخت کوتاهتر می گردد.

هنگامی می توان به مزایای اقتصادی فوق دست یافت که سازه ساخته شده مطمئن باشد. به عبارت دیگر فولاد نباید در دمای کاری شکننده باشد و همچنین انعطاف پذیری مناسبی در برابر انتشار ترک از خود نشان دهد.

با تولید فولاد تمیز، یعنی فولاد با مقادیر کم آخال های اکسیدی و سولفیدی و همچنین کاهش کسر حجمی فاز پرلیت می توان انعطاف پذیری را بهبود بخشید. یکی از راههای کاهش فاز پرلیت، کم کردن محتوی کربن فولاد است. با این حال، کاهش میزان کربن، باعث کاهش استحکام فولاد می گردد.

فولادهای HSLA را می توان با تمامی روش های جوشکاری قوس و با استفاه از روش جوشکاری مناسب، جوشکاری کرد. معمولاً این فولادها در حالت نورد شده یا نرماله شده جوشکاری می شوند و جوش پذیری اغلب فولادهای HSLA، مشابه با فولاد های کم کربن است. با این حال، به دلیل گرمای ورودی زیاد، امکان انحلال ذرات کربونیتریدی وجود دارد و در نتیجه آن رشد بیش از حد دانه در HAZ می‌تواند باعث کاهش خواص مکانیکی، خصوصاً انعطاف بذری گردد. از آنجا که تاقنس پایین نواحی درشت دانه در HAZ نامطلوب است، تلاشهای زیادی برای بهبود تاقنس HAZ در این فولادها صورت گرفته است. در ادامه این مطلب بیشتر مورد بررسی قرار گرفته است.

با توجه به کاربردهای ویژه و حساس نسل جدید فولادهای ایجاد شده HSLA جوش پذیری اهمیت زیادی در کاربرد آنها پیدا کرده است. دلیل اصلی پیدایش فولادها HSLA، جایگزین کردن آنها به جای فولادهای HY (تسلیم بالا) و برای کاربردهای نظامی می‌باشد و در این فـولادها جـوش پذیـری بهـبود یـافته است (کاهـش میزان کربن). هرچند این دو گرید از فولادها، کربن معادل یکسانی دارند (81/0~) با این وجود همان گونه که در دیاگرام Graville  نشان داده شده است فولادهای HSLA به دلیل محتوی کربن پایین تر جوش پذیری بهتری دارند.

بنابراین جوش پذیری اهمیت زیادی در پیدایش گریدهای جدید یا اصلاح شده فولادهای HSLA ایفا می‌کند. اصطلاح جوش پذیری عبارت است از حساسیت نسبت به ترک های قطعه جوش و کارایی مناسب. به بیان دیگر استحکام و مقاومت مناسب در برابر انتشار شکست ترد.

به طور کلی، جوش پذیری فولاد با افزایش سختی پذیری آن کاهش می‌یابد. با افزایش سختی پذیری، تشکیل ریز ساختارهایی که به ترک خوردگی سرد حساسیت بیشتری دارند، افزایش می یابد.

فولادهای TMCP جدید، مانند فولادهای HSLA به دلیل محتوی کربن و عناصر آلیاژی کم، سختی‌پذیری پایینی دارند. به همین علت این فولادها به پیش گرم و پس گرم زیادی نیاز ندارند. البته نیاز به پیش گرم کردن فقط به محتوی کربن بستگی ندارند، بلکه ترکیب دیگر عناصر آلیاژی، نحوه اتصال و ضخامت مقطع نیز باید در نظر گرفته شود. برای افزایش بهره‌وری جوشکاری، جوشکاری با ورودی گرمای زیادتر مطلوب است. تنها عیب این کار، آن است که هنگام جوشکاری با گرمای ورودی زیاد، امکان کاهش تافنس در HAZ‌ و فلز جوش وجود دارد. بنابراین ورودی گرمای مورد استفاده ممکن است تا یک اندازه حداکثر محدود گردد.

کاهش تافنس در ناحیه HAZ فولادهای HSLA

تافنس قطعه جوش فولادهای میکروآلیاژی جدید به حرارت ورودی، هنگام جوشکاری بـستگی دارد. با توجـه به گرمـای ورودی هنـگام جـوشکاری، ریزساختارهایی مانند بینیت دانه‌ای با کلنی‌های کاربیدی و یا جزایر M-A (مارننزیت-آستنیت) در بین آنها مشاهده شده است. این نوع ریزساختارها نه تنها در HAZ بلکه در فلز جوش نیز به وجود می‌آیند. در شکل 5 نمونه ای از این ریز ساختارهای به وجود آمده در HAZ در جوشکاری فولاد HT 80 HSLA  و در فلز جوش 21/4Cr1Mo مشاهده می‌شود. رسوب مجدد ذرات کربونیتریدی یا نیتریدی در ناحیه درشت دانه شده باعث افزایش تردی رسوبی می‌گردد که با ریز دانه کردن قابل جبران نیست


 
comment نظرات ()