سه شنبه , اکتبر 22 2019
آموزش وردپرس
خانه / دستاوردها / آخرین دستاوردهای پژوهشی / بهبود جوشپذیری اینکونل 718 در جوشکاری لیزر

بهبود جوشپذیری اینکونل 718 در جوشکاری لیزر

بهبود جوشپذیری سوپر آلیاژ اینکونل 718 در جوشکاری لیزر پالسی با بهینه سازی پارامترها

مقدمه

جوشکاری لیزر اینکونل 718. سوپرآلیاژ های پایه نیکل از جمله مواد مهندسی پیشرفته فلزی هستند که به صورت گسترده ای در صنایع مختلفی استفاده می شوند.  صنایعی مانند صنایع نیروگاهی، صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، صنایع هسته ای، صنایع شیمیایی و دیگر صنایع مهم. علت این گسترش فزاینده در مصرف و استفاده از این آلیاژها خصوصیات منحصر بفرد آنهاست. است ازجمله آنها می توان به استحکام کششی، استحکام خزشی و ضربه پذیری در دمای محیط و در دماهای بالای کاری، مقاومت به خوردگی و اکسیداسیون دمای بالا اشاره نمود. سوپرآلیاژها در یکصد سال گذشته تنوع و گسترش قابل توجهی داشته اند. این مسأله به دلیل استقبال وسیع صنایع مختلف و در حال پیشرفت و از طرفی ایجاد تکنولوژی ها و فرایند های پیشرفته ساخت و تولید است.

تقسیم بندی سوپرآلیاژها

امروزه تقسیم بندی های متنوعی از سوپرآلیاژ های پایه نیکل وجود دارد. این تقسیم بندی بر اساس نوع ریزساختار و دانه بندی آنها شامل سه گروه تک کریستال، انجماد جهت دار و چندکریستال است. سوپرآلیاژ های چندکریستال پایه نیکل خود دارای تقسیم بندی سه گانه هستند. در نسل اول، آلیاژ بر اساس رسوبات گاماپرایم (‘γ) با ترکیب شیمیایی Ni3Al یا (Ni3Al,Ti) مستحکم می شود. این آلیاژها به دلیل وجود تیتانیم و آلومینیم به ترک های پیرکرنشی(Strain Age Cracking:SAC) حساس می باشند. این مشکل باعث شد نسل دوم و سوم سوپرآلیاژهای پایه نیکل گسترش پیدا کنند.

نسل دوم و سوم سوپرآلیاژها

آلیاژهای نسل سوم براساس رسوبات گاما دابل پرایم (″γ) با ترکیب شیمیایی Ni3Nb مستحکم می شوند و نسبت به ترک های پیرکرنشی مقاوم ترند. حضور نیوبیم در ترکیب شیمیایی این آلیاژ ها مشکلاتی را بهمراه داشت. ترک های انجمادی (Solidification Cracking) و ترک های ذوبی (Liquation Cracking) از این قبیل مشکلات بودند. از این رو نسل سوم سوپرآلیاژ های پایه نیکل در حال گسترش و تکامل است تا بتواند علاوه بر بهبود خواص مکانیکی دمای بالا و ایمن بودن به ترک های پیرکرنشی، به ترک های ناشی از تشکیل فازهای حساس کاربید نیوبیم و لاوه نیز مقاوم باشد. این آلیاژ ها همزمان حاوی عناصر نیوبیم، تیتانیم و آلومینیم هستند. از این جمله می توان به سوپرآلیاژ اینکونل 718 اشاره کرد.

جوشکاری لیزر اینکونل 718

تکنیک های متنوعی برای جوشکاری اینکونل 718 پیشنهاد شده است. از این جمله می توان به انواع جوشکاری های قوسی، جوشکاری لیزر اینکونل 718 و جوشکاری با پرتوی الکترونی اشاره کرد. در روش های جدید جوشکاری اینگونه آلیاژها، تمرکز بر انتخاب روشی است که تا حد امکان حرارت را بصورت موضعی در نقطه مورد نظر ایجاد کند. در نتیجه گرمای ورودی جوشکاری تا حد ممکن کاهش یافته و حرارت کمتری به کل قطعه وارد می شود. از جمله این روش ها می توان به جوشکاری لیزر اینکونل 718 اشاره کرد. در پژوهشی که در مرکز تحقیقاتی و صنعتی لیزر ایران انجام گرفته است، سعی شده تا با بهینه سازی پارامترهای جوشکاری، حساسیت به ترک های ذوبی کاهش یابد.

برای آگاهی و مشاهده آخرین پروژه های انجام شده، به کانال تلگرام این مرکز به نشانی LaserHub2018@ مراجعه کنید. همچنین جهت مشاهده سایر خدمات صنعتی و پژوهشی این مرکز و یا آخرین پروژه های انجام شده بر روی لینک های زیر کلیک کنید.

کانال تلگرام لیزرهاب   سایر خدمات صنعتی مرکز لیزرهاب   آخرین دستاوردهای صنعتی    سایر خدمات پژوهشی مرکز لیزرهاب

تکنیک جوشکاری و تجهیزات

  • ورق فورج شده با ضخامت 3 میلیمتر ازجنس سوپرآلیاژ اینکونل 718
  • دستگاه جوشکاری پرتوی لیزر (Nd:YAG) با توان حداکثری 10 کیلو وات
  • مشخصه یابی ترکیب شیمیایی و ریزساختار با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به EDAX
  • تکنیک های متداول متالوگرافی
  • اندازه گیری های نرم افزاری فازی

 

نتایج پژوهش

در پژوهشی که بر روی جوشکاری لیزر اینکونل 718 صورت گرفت، جوشپذیری این آلیاژ با استفاده از عملیات پیش سرد افزایش یافت. در این پژوهش با افزایش گرادیان حرارتی ایجاد شده در مناطق مستعد به ترک داغ مانند HAZ، PMZ و MZ، وسعت این مناطق تا 50 درصد کاهش یافت. این میزان کاهش نسبت به جوشکاری در حالت عادی حاکی از بهبود جوشپذیری این آلیاژ می باشد. ضمنا استفاده از لیزر Nd:YAG پالسی در این پژوهش نیز باعث کاهش مناطق مستعد به ترک در مقایسه با روش های مرسوم جوشکاری نظیر TIG یا MIG/MAG شده است. سایر نتایج این پژوهش از قبیل پارامترهای مورد استفاده، نوع بکارگیری عملیات پیش سرد، نحوه انجام کار، تصاویر ریزساختاری و  غیره در مقاله ی چاپ شده در ژورنال journal of manufacturing process از طریق این لینک و یا لینک زیر در دسترس است.

دانلود مقاله

درباره ی ghasemsg

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *