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

Abstract

ورق‌های آلیاژ آلومینیم H34-5052 و ورق‌های فولاد 12-St روکش‌شده با آلومینیم 1050 (با ضخامت پوشش 1mm) به روش جوشکاری قوسی الکترود تنگستنی-گاز (GTAW) با طرح اتصال لبه ‌روی ‌هم در سه جریان جوشکاری 80، 100 و 120 آمپر با استفاده از فلز پرکننده 4047-ER (Al-Si) متصل شدند. اثر جریان جوشکاری بر ریزساختار جوش، لایه‌ی ترکیبات بین‌فلزی و استحکام کششی اتصالات بررسی شد. برای مطالعات ریزساختاری از میکروسکوپ‌های 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 نمونه‌ها یک لایه‌ی واکنشی شامل دو فاز بین‌فلزی Al5Fe2 و Al3Fe در فصل‌مشترک فلز پایه فولاد 12-St با لایه پوشش آلومینیم 1050 در زیر محل جوش به‌صورت پیوسته تشکیل شده است. حداکثر میانگین ضخامت لایه‌ی واکنشی mµ 5/3~ بدست آمد که به‌نظر می‌رسد حضور لایه پوشش آلومینیم 1050 مانع رشد بیش از حد لایه ترکیبات بین‌فلزی Al-Fe شده ‌است. با افزایش جریان جوشکاری، استحکام کششی اتصال به‌صورت تقریبا خطی کاهش می‌یابد و فاصله بازوهای اولیه دندریتی α-Al افزایش یافته و توزیع فازهای یوتکتیک‌های Al-Si غیریکنواخت شده ‌است. در نتیجه رشد ترک را تسهیل کرده و نیروی شکست کاهش می‌یابد. حداکثر استحکام کششی در اتصالات معادل 190MPa ~ بدست آمد که %80~ استحکام کششی فلز پایه آلیاژ آلومینیم 34H-5052 می‌باشد. درحین آزمون کشش-برش شکست همه نمونه‌ها با زاویه °70~ از سطح آلومینیم 1050 گسترش یافت. تجزیه و تحلیل تنش در جوش نشان داد که شکست در جوش عمدتا با حداکثر تنش نرمال کنترل می‌شود.