15323

بررسي جوش پذيري و متالورژي جوشكاري نامشابه فولاد به آلومينيوم در فرآيند جوشكاري ليزر

1401

دكتر محمدعلي بوترابي

دكتر روح اله عشيري

در اين گزارش به بررسي جوشكاري آلياژ آلومينيوم به فولاد در فرايند جوشكاري ليزري پرداخته شد. در ادامه به معرفي فلزات مورد نياز (آلومينيوم و فولاد)، آلياژ هاي آن، نحوه طبقه بندي و فرآيند جوشكاري ليزر اشاره شد. به انواع روش هاي اتصال آلومينيوم و فولاد و مشكلات جوشكاري و چالش هاي موجود نيز پرداخته شده است. اتصال آلومينيوم به فولاد به علت تفاوت در نقاط ذوب و تشكيل فاز هاي بين فلزي ترد و شكننده FeAl2، FeAl3 و Fe2Al5 از طريق جوشكاري با فرآيند هاي حالت ذوبي دچار چالش و مشكلاتي بود. اما جوشكاري ليزر با توجه به ويژگي هاي منحصر بفرد مانند: چگالي توان بالا، پهناي جوش باريك، عمق زياد و نرخ سرمايش بالا مورد نسبت به فرآيند هاي حالت جامد (غير ذوبي) مورد توجه قرار گرفت. در بيشتر آزمايشات انجام شده نتيجه گرفته شد كه تركيبات بين فلزي ايجاد شده در فصل مشترك آلومينيوم باعث ترك خوردن و شكست اتصال هستند. در بررسي اثر Zn در فلز جوش فولاد هاي گالوانيزه به آلومنيوم به اي نتيجه رسيدند كه مشكل اصلي در اتصال فلزات فوق ايجاد منافذ و درزهاست. چرا كه Zn پوشش داده شده فولاد دماي تبخير پاييني دارد و حين جوشكاري تبخير شده و در طول انجماد به دام مي‌افتد. طي آزمايشات انجام شده نتايج نشان داد كه افزودن پودر خالص Al به عنوان پر كننده باعث ايجاد فاز Al-Zn شده و كاهش منافذ و سوراخ ها را به دنبال دارد. همچنين نتايج نشان داد كه Zn باعث كاهش IMC ها در فلز جوش شده و با توليد فاز AlZn تركيبات بين فلزي Al-Fe كاهش و خواص مكانيكي جوش افزايش پيدا كرد و استحكام اتصال به 220 مگاپاسكال رسيد. در اتصال فولاد St14 به Al A6xxx به دليل جلوگيري از تشكيل وسيع تركيبات بين فلزي، ليزر بر روي سطح ورق فولادي بالايي تابيده شد تا گرما به ورق آلومينيومي پاييني هدايت كند. سپس ورق Al به دليل دماي ذوب پايين، ذوب شد و به ورق فولادي جوش داده شد. تركيب يبن فلزي Fe2AL5 و FeAl در امتداد مرز بين Fe نفوذ يافته و آلومينيوم مذاب تشكيل شد. از آزمايشات كشش گزارش شد كه شكست در HAZ آلياژ Al رخ داده است. جوشكاري ليزري فولاد با آلومينيوم با استفاده از سيم پركننده Al-12%Si بررسي شد. اتصال قوي تحت شرايط توان ليزر و گرماي ورودي بهينه صورت گرفت. در حرارت ها ورودي كم اتصال Al و سيم Al مشكل بود. در گرماي ورودي بالا تركيبات بين فلزي با ضخامت زياد بين فولاد و منطقه جوش داده شده از سيم آلياژ Al تشكيل شد.

9/12/2023 12:00:00 AM

88257

1404/08/19