بررسي عوامل مختلف برعمق نفوذ و پهناي جوش آلياژ Ti-6Al-4V جوشكاري شده با روش پلاسما

An Investigation of different parameters on the penetration depth and welding width of Ti-6Al-4V alloy by plasma arc welding

در اين تحقيق، عوامل مختلف جوشكاري پلاسما بر روي كيفيت جوش ورق 3 ميلي‌متر آلياژ تيتانيوم Ti-6Al-4V بررسي شده است. اين عوامل شامل شدت جريان الكتريكي، سرعت خطي جوشكاري و تركيب مختلف گاز پلاسما (آرگون ـ هليوم) است كه بر پهناي سطح و ريشه جوش (نشان‌دهنده مقدار حرارت ورودي) موثر مي‌باشد. نتايج ماكروگرافي نشان مي‌دهد كه يك محدوده مشخص از شدت جريان الكتريكي و سرعت خطي وجود دارد كه در داخل اين محدوده نفوذ جوشكاري مناسب بوده و يك منطقه جوش، بدون هرگونه عيب داخلي و سطحي و با خواص مكانيكي مطلوب بدست مي‌آيد. همچنين با محافظت موضعي منطقه جوش، سطح دنباله و ريشه جوش با گاز آرگون با خلوص 5N مي‌توان از اكسيد شدن منطقه جوش و تشكيل اكسيد تيتانيوم بر سطح جوش جلوگيري كرد (جوش نقره‌اي رنگ براق). نتايج آزمون مكانيكي نشان مي‌دهد كه در صورت جوشكاري در داخل محدوده مناسب بدست آمده از عوامل جوشكاري، استحكام كششي فلز جوش نزديك به فلز پايه مي‌باشد. به علت اتوماتيك بودن روش جوشكاري، تكرارپذيري روش جوشكاري پلاسما بسيار مناسب بوده و كيفيت جوش به خوبي قابل كنترل مي‌باشد. افزايش مقدار گاز هليوم باعث گسترش منطقه جوش و عمق نفوذ بالاتر جوش مي‌شود. بررسي ريزساختار منطقه جوش نشان مي‌دهد كه سه ساختار آلفاي محصور شده دندانه‌اي، ساختار آلفا ـ بتا (ويدمن اشتاتن) و مارتنزيت در ساختار فلز جوش وجود دارد.

In this investigation, the effect of plasma arc welding (PAW) process parameters on the welding quality of Ti-6Al-4V alloys is studied. These parameters including current, welding linear velocity and plasma gas composition that affected on the weld bead width. Macrograph results indicated that there is a certain range of electric current and linear velocity, which within the range, the full penetration welding obtains, and the weld bead is free from defect. As a result, the mechanical properties are favorable and comparable to those of the base material. It can be protected weld bead from oxidation with argon gas (5N). Furthermore, the automation of the process resulted in repeatability of the plasma arc welding is very good and the weld quality is well controlled. The results indicated that increasing the amount of helium gas, increases the welding area and the higher penetration depth of the weld. Examination of the microstructure of the weld region shows that there are three serrated alpha phase, alpha-beta phase (Widmanstätten) and the martensitic phase in the weld microstructure.