بررسی تأثیر مقدار جریان و فرکانس در فرآیند PC-GTAW بر تحولات ریزساختاری اتصال جوشکاری سوپرآلیاژ Hastelloy B-2

فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

مقاله 1، دوره 10، شماره 37 - شماره پیاپی 1، آبان 1398، صفحه 1-18   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

علی حیدری مقدم^{* 1}؛ مهدی خلاصی دزفولی²؛ مهدی قبیتی حسب²

¹مرکز تحقیقات مواد و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد دزفول، دزفول، ایران

²مرکز تحقیقات مواد و انرژی، واحد دزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران

تاریخ دریافت: 10 آذر 1397،  تاریخ بازنگری: 30 تیر 1398،  تاریخ پذیرش: 11 شهریور 1398 

چکیده

در این پژوهش ریزساختار اتصال سوپر آلیاژ پایه نیکل-مولیبدن Hastelloy B-2 با هدف بررسی اثر مقدار جریان و فرکانس بر تحولات ریزساختاری نواحی جوش داده شده مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، از فرآیندPC-GTAW و فلز پرکنندهERNiCrMo-2  استفاده گردید. با ثابت نگه داشتن دیگر پارامترهای این فرآیند، مقدار فرکانس در سه مقدار10، 30و50 هرتز و تغییرات جریان پالسی به­صورت80:20 و 60:40 تغییر داده شد. پس از جوشکاری تاثیر جریان و فرکانس بر روی ریزساختار فلز جوش توسط میکروسکوپ نوری(OM) و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM)، همچنین به­منظور آنالیز رسوبات تشکیل شده ازآنالیز(EDS) استفاده شد. نتایج نشان داد، کاهش جریان بیشینه، منجر به کاهش حرارت ورودی به قطعه کار، در نتیجه منجر به کاهش شدید اندازه دندریت­ها در فلز جوش، کاهش اندازه دانه­های منطقه متاثر از حرارت (HAZ) و کاهش قابل توجه مقدارکاربیدهای مولیبدن در مناطق بین دندریتی در فلز جوش شده است. همچنین افزایش فرکانس، منجر به افزایش عرض و عمق جوش می­شود. زمانی­که فرکانس افزایش می­یابد، هم­پوشانی پالس­ها افزایش یافته و حرارت در فاصله زمانی کمتری به حوضچه مذاب وارد می­شود و ابعاد جوش افزایش می­یابد. مطالعات ریزساختاری نشان داد که افزایش فرکانس، منجر به افزایش دندریت­ها در فلز جوش و افزایش وسعت منطقه متاثر از حرارت می­شود.

کلیدواژه‌ها

Hastelloy B-2؛ PC-GTAW؛ مقدار جریان؛ مقدار فرکانس؛ ریزساختار

عنوان مقاله [English]

Investigation of the effect of current intensity and frequency in PC-GTAW on microstructural evolutions of weld joints of Hastelloy B-2 superalloy

نویسندگان [English]

Ali Heidary Moghadam¹؛ mehdi khalasi dezfuli²؛ mehdi ghobeiti hasab²

¹Materials & Energy research center, Dezful branch, Islamic Azad University, Dezful, Iran

²Materials & Energy research center, Dezful branch, Islamic Azad University, Dezful, Iran.

چکیده [English]

The welding of Hastelloy B-2 Ni-Mo base superalloy was carried out with the aim of investigating the effect of current intensity and frequency on the microstructural evolutions of the welded areas. For this purpose, the PC-GTAW process and the ERNiCrMo-2 filler metal was used. While other parameters were kept constant in this process, the frequency was changed at 10, 30 and 50 Hz, and pulse current was changed in the form of 80:20 and 60:40. The effect of current intensity and frequency on the microstructure of the weld metal was investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy and EDS accessory was employed for analyzing the precipitates formed. The results showed that a decrease in the maximum current intensity led to a reduction in the heat input applied to the workpiece, resulting in a severe decrease in the size of the dendrites in the weld metal along with a reduction in the grain size of the HAZ and eventually, a significant decrease in the amount of molybdenum carbides in interdendritic regions of the weld metal will be resulted. By increasing the frequency led to increasing the width and the depth of weld. With increasing the frequency, the overlapping of the pulses increases and the heat is applied the molten pool at a shorter time interval and thus, the weld dimensions increase. The microstructural studies showed that increasing the frequency led to an increase in dendrites of the weld metal along with an increase in the extent of the HAZ.

کلیدواژه‌ها [English]

Hastelloy B-2, gas tungsten arc welding (GTAW), welding current and frequency, Microstructure

مراجع

[1]- دوپونت.جان، لیپولد.جان، کیسر.ساموئل، "متالورژی جوشکاری و جوش‌پذیری آلیاژهای پایه نیکل"، شمعانیان، مرتضی پورمحمد، حسین، امینی، مهدی و مصطفایی، محمد، چاپ اول، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی اصفهان، 1392.

 [2]- Charlie. R.BrooksAnd Wang. Y.M “Effect on the Microstructure of Aging Hastelloy B-2 from 552 to 852ºC for 10222 Hours”,Camdridge University Press, 1989.

-[3] Charlie. R.BrooksAnd Wang. Y.M “Physical metallurgy of nickel-molybdenum alloys ”, Int. Met. Rev, 1984.

-[4] DuPont. J.N, “Welding Metallurgy and Weld ability of Nickel-Base Alloys”, Wiley, 2009.

[5]- Pandit, S., Joshi, V., Agrawal, M., 2014, Investigations on Mechanical and Metallurgical Properties of Dissimilar Continuous GTA Welds of Monel 400 and C-276, Procedia Engeering.

[6]- Wu, D., Ma, G., Gau, Y., 2010, Study of Weld Morphology on Thin Hastelloy C-276 Sheet Of Pulsed Laser Welding, Physics Procedia.

[7]- Manikandan, M., Arivazhagan, N., Nageswara Rao, M., Madhusudhan Reddy, G., 2015, Improvement of Microstructure and Mechanical Behavior of Gas Tungsten Arc Weldments of Alloy C-276 by Current Pulsing, Acta Metall. Sin. (Engl. Lett.).

[8]- نجف‌زادگان، ف.، منصوری، ح.، شمعانیان، م.، 1390، بررسی خواص مکانیکی ناحیه جوش آلیاژ Hastelloy X جوشکاری شده به روش لیزر پالسی، ششمین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن علمی ریخته‌گری ایران.

[9]- WanxiaWanga,b, Li Jianga, Chaowen Lia, Bin Lenga, Xiang-Xi Yea, RenduoLiua, Shuangjian Chena, Kun Yua, Zhijun  Lia, Xingtai Zhoua, Effects of post-weld heat  treatment on microstructure and  mechanical properties of Hastelloy  N superalloy welds,Materials Today  Communications 19 (2019) 230–237.

[10]- ASME Sec IX, Qualification Standard for Welding and Brazing Procedure, Article II, Welding Procedure Qualification, 2001.

 [11]- Cabot. C, Kokomo. I “Hastelloy alloy B2 ”, Gordon and Breach, 1977.

 [12]- Smith. W.F, “Structure and Properties of Engineering Materials”, McGraw-Hill, 1987.

[13]- Tsunikawa.M., Ishikawa.M., Nakajima.M., “X-Ray Diffraction Studies of Austenite Stainless Steel Samples”, Shiga University Repository., 2013
.

[14]- Lippold, J.C. Welding metallurgy and weldability, John Wiley & Sons, 2014.

[15]- DuPont. J. N, Lippold. J. C, S. D. Kiser. “Welding Metallurgy and Weldability of Nickel-base Alloys”, John Wiley & Sons. Hoboken, New Jersey, 2009.

 [16]- Manikandan. M, Arivazhagan. N, Nageswara Rao. M, Madhusudhan Reddy. G, “Improvement of Microstructure and Mechanical Behavior of Gas Tungsten Arc Weldments of Alloy C-276 by Current Pulsing”, Acta Metall. Sin.(Engl. Lett.), 2015.

[17]- Balasubramanian.V., Ravisankar.V., Madhusudhan.G., “Effect of pulsed current welding on mechanical properties of high strength aluminum alloy”, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology,2008.