شماره ركورد
34175
پديد آورنده
حميدرضا پوراسكندري
عنوان
بررسي اثر فلاكس در جوشكاري قوسي تنگستن-گاز فعال شده سوپر آلياژ اينكونل 738LC
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي گرايش جوشكاري
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/07/28
استاد راهنما
دكتر مسعود گودرزي
استاد مشاور
دكتر روح اله عشيري
دانشكده
مواد
چكيده
سوپرآلياژ ها به عنوان يكي از مهمترين آلياژ هاي به كار رفته در توربين براي استفاده در قطعات تحت حرارت بالا كاربرد دارند. اين آلياژ ها داراي الزامات حفاظتي و بازرسي به جهت هزينه هاي بالاي جايگزيني و آسيب هاي احتمالي به توربين هستند؛ از اين رو بهينه سازي روش بازسازي در جهت افزايش بهره وري و كاهش هزينه ها همواره مورد توجه بوده است. جوشكاري قوسي تنگستن-گاز فعال شده با فلاكس بعنوان يك تكنيك بهبوديافته جوشكاري در زمينه افزايش عمق نفوذ و يا كاهش حرارت ورودي شناخته ميشود. هدف اين پژوهش مطالعه و مقايسه سازكار دخيل در جوشكاري قوسي تنگستن-گاز با فلاكس فعال و همچنين بهبود روش بازسازي سوپر آلياژ اينكونل 738LC در جهت كاهش احتمال بروز ترك ذوب شدگي ميباشد. پودر هاي SiO₂، TiO₂ و مخلوط اين دو (Mix) در 4 غلظت مورد مطالعه قرار گرفتند. در نهايت مشخص گرديد فلاكس ها در تمامي حالات افزايش عمق نفوذ و كاهش عرض منطقه متاثر از حرارت را موجب شده اند. در غلظت بهينه، فلاكس Mix افزايش عمق نفوذ تا 47/166٪ را ايجاد نمود. تصاوير ثبت شده از قوس فلاكس هاي بهينه، مشخص كرد سازكار تمركز قوس در حضور فلاكس ها فعال شده و SiO₂ بيشترين تمركز قوس را ايجاد نمود. همچنين مشخص شد جريان معكوس مارانگوني در افزايش عمق نفوذ شركت داشته و باعث تغيير شكل هندسي حوضچه جوش شده است. مشخص گرديد فلاكس SiO₂ بر سازكار تمركز قوس و فلاكس TiO₂ بر سازكار جريان معكوس مارانگوني تأثيرگذار است. تفاوت رفتاري اين دو فلاكس ناشي از تفاوت در تجزيهي آنها بود، چراكه SiO₂ پس از تجزيه تمايل بيشتري به جذب الكترون و تمركز قوس دارد، در حاليكه TiO₂ در دماي بالا به گونهاي تجزيه ميشود كه امكان آزادسازي اكسيژن فعال را به شكل موثر تري فراهم كرده و موجب تغيير علامت گراديان كشش سطحي (dγ/dT) و در نتيجه جريان معكوس مارانگوني ميگردد. همچنين، نتايج بررسيها نشان داد كه فرآيند جوشكاري قوسي تنگستن–گاز با فلاكس فعال با كاهش عرض ناحيهي متأثر از حرارت از 433 به 253 ميكرومتر و نيز كاهش ضخامت فيلم مذاب از 4/2 به 3/1 ميكرومتر، احتمال بروز ترك ذوبشدگي در اين آلياژ را كاهش داده است. بنابراين، استفاده از فرايند جوشكاري قوسي تنگستن–گاز با فلاكس فعال ميتواند بهعنوان روشي مؤثر براي جوشكاري سوپرآلياژها مطرح شود، زيرا احتمال بروز تركهاي ذوبي كه پاشنهي آشيل اين آلياژها محسوب ميشود را بهطور چشمگيري كاهش ميدهد.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/25
عنوان به انگليسي
Investigation of the Effect of Flux in Activated Tungsten Inert Gas (A-TIG) Welding of Inconel
تاريخ بهره برداري
10/20/2025 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
حميدرضا پوراسكندري
چكيده به لاتين
Superalloys are among the most important materials used in gas turbines, particularly for components operating under high temperatures. Due to the high cost of replacement and the potential damage they can cause to gas turbine systems, these alloys require strict protection and inspection protocols. Therefore, optimizing repair and restoration techniques to enhance efficiency and reduce costs has always been of great importance. Activated Tungsten Inert Gas (A-TIG) welding has been recognized as an advanced welding technique capable of increasing penetration depth or reducing heat input. The aim of this study is to investigate and compare the underlying mechanisms involved in A-TIG welding and to improve the restoration process of Inconel 738LC superalloy to reduce the risk of solidification cracking. SiO₂, TiO₂, and their mixture (Mix) powders were examined at four different concentrations. The results revealed that the application of fluxes led to increased penetration in all cases. At the optimal concentration, the mixed flux produced a penetration depth increase of up to 47.16%. Arc image analysis showed that the arc constriction mechanism was activated in the presence of fluxes, with SiO₂ producing the most significant arc constriction effect. It was also found that the reverse Marangoni convection contributed to the deeper penetration and altered the weld pool geometry. The SiO₂ flux primarily influenced the arc constriction mechanism, while TiO₂ had a stronger effect on the activation of reverse Marangoni flow. This difference in behavior arises from the distinct decomposition characteristics of these fluxes: SiO₂ tends to attract electrons and concentrate the arc, whereas TiO₂ decomposes more readily at high temperatures, releasing active oxygen that reverses the surface tension gradient (dγ/dT), thereby promoting reverse Marangoni convection. Furthermore, the results indicated that the A-TIG process reduced the HAZ width from 433 μm to 253 μm and the molten film thickness from 4.2 μm to 3.1 μm, consequently decreasing the likelihood of solidification cracking in the alloy. Therefore, the A-TIG welding process can be considered an effective method for welding superalloys, as it significantly mitigates the occurrence of solidification cracks, which are the Achilles’ heel of these materials.
كليدواژه هاي فارسي
جوشكاري قوسي تنگستن-گاز , سوپرآلياژ پايه نيكل , فلاكس فعال , اينكونل 738LC
كليدواژه هاي لاتين
Activated Gas Tungsten welding (A-GTAW) , Nickel-based superalloy , Active flux , Inconel 738LC
Author
Hamid Reza Pooreskandari
SuperVisor
dr Masoud goodarzi