تعیین مقدار فلاکس اکسیدی بهینه در جوشکاری A-TIG فولاد HSLA-100

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 10، دوره 30، شماره 2 - شماره پیاپی 20، 1398، صفحه 103-112   

نوع مقاله: علمی و پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/ma.v30i2.62331

نویسندگان

نصرت اله ابدالی¹؛ علیرضا ابراهیمی^{* 2}

¹دانشگاه صنعتی سهند

²دانشگاه صنعتی امیرکبیر- دانشکده مهندسی معدن و متالورژی

چکیده

فولاد 100-HSLA فولادی نسبتاً جدید است که به دلیل استحکام بالا و چقرمگی دما پایین، کاربرد های فراوانی در محیط های دریایی دارد. در این مطالعه اثر میزان فلاکس های اکسیدی بر هندسه جوش، ولتاژ قوس و ریزسختی مناطق مختلف جوش ورق فولادی 100-HSLA با ضخامت 4/5 میلیمتر مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا فلاکس های اکسیدی 2SiO و 2TiO در محدوده چگالی سطحی بین 2mg/cm 55-0 بر سطح اتصال اعمال شدند و سپس فرایند جوشکاری با الکترود تنگستن تحت حفاظت گاز خنثی به صورت گرده بر روی ورق انجام شد. جهت بررسی امکان صنعتی شدن روش جوشکاری با الکترود تنگستن تحت حفاظت گاز خنثی به همراه فلاکس فعال کننده سطحی و همچنین جهت اعمال یکنواخت پوشش، فلاکس ها با استفاده از روش اسپری بر سطح اتصال اعمال شدند. نتایج حاصل از آزمایشات نشان داد که با افزایش چگالی سطحی فلاکس­های 2SiO و 2TiO، نسبت عمق به پهنا ابتدا به سرعت افزایش و سپس به مقداری ثابت رسید که این مقادیر به ترتیب برابر 14/1 و 51/0 می باشد. شرایط بهینه چگالی سطحی مربوط به فلاکس 2SiO در محدوده2mg/cm 10-5/5 بدست آمد که بیشترین مقدار عمق نفوذ در این شرایط برابر  18/6 میلیمتر می­باشد. همچنین در هنگام افزایش چگالی سطحی فلاکس 2SiO ولتاژ جوشکاری نیز از مقدار 13 ولت در حالت بدون فلاکس به 6/16 ولت افزایش یافت که به دنبال آن حرارت ورودی افزایش و سختی حاصل مقداری کاهش یافت. در مقابل در هنگام استفاده از فلاکس 2TiO ولتاژ قوس مقداری کاهش یافت و تغییر محسوسی دیده نشد.

کلیدواژه‌ها

جوشکاری A-TIG؛ فلاکس های اکسیدی؛ فولاد 100-HSLA

سایر فایل های مرتبط با مقاله

10-ebrahimi edited.pdf

مراجع

1. Stoudt M., Ricker R., "Characterization of the hydrogen induced cold cracking susceptibility at simulated weld zones in HSLA-100 steel", DTIC Document, (1994).

2. Shome M., Mohanty O., "Continuous cooling transformation diagrams applicable to the heat-affected zone of HSLA-80 and HSLA-100 steels", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 37, pp. 2159-2169, (2006).

3. Dhua S., Mukerjee D., Sarma D., "Effect of cooling rate on the As-quenched microstructure and mechanical properties of HSLA-100 steel plates", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 34, pp. 2493-2504, (2003).

4. Tseng K.H., "Development and application of oxide-based flux powder for tungsten inert gas welding of austenitic stainless steels", Powder Technology, Vol. 233, pp. 72-79, (2012).

5. Maduraimuthu V., Vasudevan M., Muthupandi V., Bhaduri A., Jayakumar T., "Effect of Activated Flux on the Microstructure, Mechanical Properties, and Residual Stresses of Modified 9Cr-1Mo Steel Weld Joints", Metallurgical and Materials Transactions B, Vol. 43, pp. 123-132, (2012).

6. Chern T.S., Tseng K.H., Tsai H.L., "Study of the characteristics of duplex stainless steel activated tungsten inert gas welds", Materials Design, Vol. 32, pp. 255-263, (2011).

7. Tseng K.H., Chuang K.J., "Application of iron-based powders in tungsten inert gas welding for 17Cr–10Ni–2Mo alloys", Powder Technology, Vol. 228, pp. 36-46, (2012).

8. Modenesi P.J., Apolinario E.R., Pereira I.M., "TIG welding with single-component fluxes", Journal of Materials Processes and Technology, Vol. 99, pp. 260-265, (2000).

9. Tseng K.H., Chen K.L., "Comparisons Between TiO2 and SiO2 Flux Assisted TIG Welding Processes", Journal of Nanoscience and Nanotechnology, Vol. 12, pp. 6359–6367, (2012).

10. Zhao Y., Shi Y., Lei Y., "The study of surface-active element oxygen on flow patterns and penetration in A-TIG welding", Metallurgical and Materials Transactions B, Vol. 37, pp. 485-493, (2006).

11. Rückert G., Huneau B., Marya S., "Optimizing the design of silica coating for productivity gains during the TIG welding of 304L stainless steel", Materials Design, Vol. 28, pp. 2387-2393, (2007).

12. Lu S., Fujii H., Nogi K., "Marangoni convection and gas tungsten arc weld shapevariations on pure iron plates", ISIJ International, Vol. 46, pp. 276-280, (2006).

13. Leconte S., Paillard P., Chapelle P., Henrion G., Saindrenan J., "Effects of flux containing fluorides on TIG welding process", Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 12, pp. 120-126, (2007).

14. Arunkumar V., Vasudevan M., Maduraimuthu V., Muthupandi V., "Effect of Activated Flux on the Microstructure and Mechanical Properties of 9Cr-1Mo Steel Weld Joint", Materials Manufacturing Processes, Vol. 27, pp. 1171-1177, (2012).

15. Heiple C.R., Roper J.R., Stagner R.T., Aden R.J., "Surface active element effects on the shape of GTA, laser and electron beam welds", Welding Journal, Vol. 62, pp. 72-77, (1983).

16. Tanaka M., Shimizu T., Terasaki T., Ushio M., Koshiishi F., Yang C.L., "Effects of activating flux on arc phenomena in gas tungsten arc welding", Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 5, pp. 397-402, (2000).

17. Shanping L., Hidetoshi F., Manabu T., Kiyoshi N., "Oxide flux quantity and size effects on the penetration depth in A-TIG welding", Transactions of JWRI, Vol. 31, pp. 187-192. (2002).

18. Dong C., Zhu Y., Chai G., Zhang H., Katayama S., "Preliminary Study on the Mechanism of Arc Welding with the Activating Flux", Aerospace Manufacturing Technology, pp. 271-278, (2004).

19. Howse D., Lucas W., "Investigation into arc constriction by active fluxes for tungsten inert gas welding", Science and Technology of Welding and Joining, Vol. 5, pp. 189-193, (2000).

20. Lowke J., Tanaka M., Ushio M., "Mechanisms giving increased weld depthdue to a flux", Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 38, pp. 3438-3445, (2005).

21. Sandor T., Mekler C., Dobranszky J., Kaptay G., "An Improved Theoretical Model for A-TIG Welding Based on Surface Phase Transition and Reversed Marangoni Flow", Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 44, pp. 351-361, (2013).

22. Xu Y.L., Dong Z.B., Wei Y.H., Yang C.L., "Marangoni convection and weld shape variation in A-TIG welding process", Theoretical Applications of Fracture Mechanics, Vol. 48, pp. 178-186, (2007).