سمینار مواد مطالعه اتصال دهی آلومینیوم به فولاد توسط فرآیند جوشكاری مقاومتی

سمینار مواد مطالعه اتصال دهی آلومینیوم به فولاد توسط فرآیند جوشكاری مقاومتی

چکیده

 در این رساله اتصال غیر همجنس فولاد کم کربن (St37) و آلومینیوم خالص تجاری (A1050) بـه روش جوشکاری مقاومتی نقطهای و تأثیر پارامترهای جوشکاری (شدت جریان و مدت زمان) بـر ریـز- ساختار و استحکام برشی اتصال مورد بررسی قرار گرفت. در این رساله برای حصول خـواص مکـانیکی مطلوب در ناحیه اتصال از تکنیک جوشکاری نقطهای سه لایه (لایه سوم به عنـوان ورق پوشـاننده یـا Cover Plate) استفاده شد. لازم به ذکر است که تمام تلاش ها برای رسـیدن بـه اتصـال قابـل قبـول توسط تکنیـک جوشـکاری دو لایـه بـینتیجـه مانـد. مطالعـات میکروسـکوپی ناحیـه اتصـال توسـط میکروسکوپهای نوری و الکترونی روبشی (SEM) حاکی از تشکیل نواحی و اجزای مختلف در ناحیـه اتصال بود. همچنین مطالعات آنالیز شیمیایی EDS تشکیل ترکیبـات بـینفلـزی FeAl2 و Fe2Al5 در منطقه مرزی بین لایهای موسوم بـه لایـه واکنشـی نفـوذی (Reaction Layer) را نشـان داد. آزمـون میکروسختی نشان داد که این لایه دارای سختی بیشتر (در حـدود 380HV) نسـبت بـه فلـزات پایـه (حداکثر سختی در ورق پایه فولادی 212HV و حـداکثر سـختی در ورق پایـه آلومینیـومی 45HV) میباشد. با افزایش ضخامت این لایه واکنشی نفوذی استحکام برشی اتصال غیـرهمجنس نیـز افـزایش می یابد. بررسیهای انجام شده حاکی از بزرگ شـدن قطـر دگمـه جـوش و همچنـین ضـخامت لایـه واکنشی نفوذی با افزایش شدت جریان (با افزایش شـدت جریـان از 8KA تـا 13KA) و مـدت زمـان جوشکاری (با افزایش مدت زمان تا 1sec) میباشد. به طور مشابه با افزایش پارامترهـای جوشـکاری مذکور تا حد بهینه، استحکام برشی اتصـال نیـز افـزایش مـی یابـد بـه طـوری کـه در شـدت جریـان جوشـکاری 13 کیلـو آمپـر و مـدت زمـان جوشـکاری 1 ثانیـه، اسـتحکام برشـی اتصـال ( FUTS Weld joint=4349N) از استحکام کششی دو فلز پایه (FUTS Steel=2342N و FUTS Al=1921N) بیشتر بود. 

واژه های کلیدی :

جوشکاری مقاومتی نقطهای ، تکنیک سه لایه جوشکاری ، دگمه جوش ، شدت جریان جوشکاری ، استحکام برشی ،

ورق پوشاننده (Cover Plate) ، لایه واکنشی نفوذی (Reaction Layer) . 

مقدمه

فولاد و آلومینیوم دو آلیاژ صـنعتی متـداول و مـورد کـاربرد در سـطح دنیـا مـیباشـند کـه بـه علـت خصوصیات مهندسی مطلوب و قیمت نسبتاً مناسب در بسیاری از صنایع کـاربرد دارنـد . فـولاد دارای خواص مکانیکی مطلوب و آلومینیوم دارای وزن سبک و مقاومت به خوردگی مناسب میباشـد. کـاربرد این دو فلز در کنارهم موجب افزایش بهرهوری از محصول تولیدی میشود چون ویژگی های هـر دو را دارا میباشد. در دنیا و همچنین ایران از اتصال دهـی مسـتقیم ایـن دو فلـز در صـنایع خودروسـازی، کشتی سازی، هواپیما سازی و لوازم خانگی کمتر استفاده شده اسـت بنـابراین در ایـن سـمینار بـرای رسیدن به اتصالی مناسب که دارای خواص مکانیکی مطلـوب نیـز باشـد تـلاش شـده اسـت . یکـی از بهترین روشهای اتصالدهی دائمی دو ورق فولاد و آلومینیوم، روش جوشکاری مقاومتی نقطه ای می- باشد چون این دو فلز دارای ویژگیهای حرارتی و فیزیکی متفاوت از جمله نقطه ذوب و ضریب انتقـال حرارتی مختلف میباشند و این اختلافها زیاد میباشد. پیونددهی این دو آلیاژ دارای مشکلات فراوانی است که با بررسیهای انجام شده روش جوشکاری مقاومتی نقطهای با تکنیک سه لایه بهترین فرآینـد برای این نوع اتصال غیرهمجنس میباشد. جوشکاری مقاومتی نقطهای فرآیندی متـداول و نسـبتاً کـم هزینه در صنعت میباشد که میتوان با انجام این نوع اتصال در شرایط ایـده آل و مناسـب بـه خـواص مکانیکی مطلوب رسید. این نوع فرآیند پیچیدگی زیادی ندارد و اتصال حاصله به صورت دائمـی مـی-باشد و حتی برای تعمیر قطعات فرسوده نیز میتوان از این روش پیونددهی با کمترین هزینـه ممکـن، استفاده نمود. البته مشکلاتی نیز وجود دارد که از جمله می توان بـه اخـتلاف ضـریب انتقـال حـرارت آلومینیوم و فولاد اشاره نمود که این فرآیند را از حالت جوشکاری مقاومتی نقطهای دو فلـز همجـنس پیچیدهتر میسازد. حال به منظور استفاده از این نوع اتصالدهی در صنایع خوروسـازی، حمـل و نقـل هوایی و همچنین لوازم خانگی برای کـاهش وزن قطعـات تولیـدی و کـاهش آلـودگی محـیط زیسـت همچنین کاهش مشکلات خوردگی این سمینار به بررسی پارامترهای مؤثر در ایـن نـوع فرآینـد بـرای رسیدن به اتصالی با ویژگی های مطلوب مکانیکی میپردازد. امید است با متداول شدن این فرآینـد در صنایع فوق در ایران و دیگر کشورها از مشکلات آلودگی محیط زیسـت کاسـته شـده و عمـر قطعـات صنعتی از جمله لوازم خانگی به علت مشکلات خـوردگی افـزایش یابـد. اتصـال قابـل اطمینـان بـرای پیونددهی دو فلز غیر همجنس فولاد و آلومینیوم به روش جوشکاری مقاومتی نقطهای با تکنیـک سـه لایه در این تحقیق مورد تجزیه و تحلیل واقع شد.