ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال لبه روی هم آلومینیم به فولاد روکش شده با آلومینیم با فرآیند جوشکاری قوسی الکترود تنگستنی-گاز

ورق های آلیاژ آلومینیم H۳۴-۵۰۵۲ و ورق های فولاد ۱۲-St روکش شده با آلومینیم ۱۰۵۰ (با ضخامت پوشش ۱mm) به روش جوشکاری قوسی الکترود تنگستنی-گاز (GTAW) با طرح اتصال لبه روی هم در سه جریان جوشکاری ۸۰، ۱۰۰ و ۱۲۰ آمپر با استفاده از فلز پرکننده ۴۰۴۷-ER (Al-Si) متصل شدند. اثر جریان جوشکاری بر ریزساختار جوش، لایه ی ترکیبات بین فلزی و استحکام کششی اتصالات بررسی شد. برای مطالعات ریزساختاری از میکروسکوپ های نوری و الکترونی روبشی (SEM) مجهز به آنالیز طیف سنجی تفرق انرژی (EDS) استفاده شد و استحکام کششی اتصالات از آزمون کشش-برش بدست آمد. نتایج نشان داد که در تمام نمونه ها یک لایه ی واکنشی شامل دو فاز بین فلزی Al۵Fe۲ و Al۳Fe در فصل مشترک فلز پایه فولاد ۱۲-St با لایه پوشش آلومینیم ۱۰۵۰ در زیر محل جوش به صورت پیوسته تشکیل شده است. حداکثر میانگین ضخامت لایه ی واکنشی mµ ۵/۳~ بدست آمد که به نظر می رسد حضور لایه پوشش آلومینیم ۱۰۵۰ مانع رشد بیش از حد لایه ترکیبات بین فلزی Al-Fe شده است. با افزایش جریان جوشکاری، استحکام کششی اتصال به صورت تقریبا خطی کاهش می یابد و فاصله بازوهای اولیه دندریتی α-Al افزایش یافته و توزیع فازهای یوتکتیک های Al-Si غیریکنواخت شده است. در نتیجه رشد ترک را تسهیل کرده و نیروی شکست کاهش می یابد. حداکثر استحکام کششی در اتصالات معادل ۱۹۰MPa ~ بدست آمد که %۸۰~ استحکام کششی فلز پایه آلیاژ آلومینیم ۳۴H-۵۰۵۲ می باشد. درحین آزمون کشش-برش شکست همه نمونه ها با زاویه °۷۰~ از سطح آلومینیم ۱۰۵۰ گسترش یافت. تجزیه و تحلیل تنش در جوش نشان داد که شکست در جوش عمدتا با حداکثر تنش نرمال کنترل می شود.

کلیدواژه ها:

Aluminum clad steel ، GTAW ، Intermetallic compounds ، Shear-tensile test ، Stress analysis ، فولاد روکش شده با آلومینیم ، GTAW ، ترکیبات بین فلزی ، آزمون کشش-برش ، آنالیز تنش