بررسي استحكام دما بالاي اتصال كامپوزيت Hastelloy X – AISI 304L توليد شده به روش جوشكاري ليزري

Investigation of high-temperature strength of composite joint Hastelloy X - AISI 304L manufactured by laser welding

در اين پژوهش استحكام اتصال كامپوزيت سوپر آلياژ پايه نيكل Hastelloy X و فولاد زنگ نزن آستنيتي AISI 304L كه با استفاده از جوشكاري ليزري توليد شده، مورد مطالعه قرار گرفته است. بدين منظور، دو قطعه ورق ناهمجنس به ضخامت يك ميلي‌متر، به صورت لب به لب و در فيكسچر ورق قرار گرفته و با استفاده از پرتو ليزر Nd-YAG پالسي مورد جوشكاري قرار گرفته‌اند. براي انجام جوشكاري از مقادير مختلف براي توان جوشكاري، عرض پالس پرتو ليزر و سرعت جوشكاري استفاده شده و مقادير پارامترهاي فركانس پرتو، دبي گاز محافظ و قطر پرتو بر روي سطح قطعه، ثابت نگه داشته شده‌اند. پس از جوشكاري، نمونه‌هاي استاندارد آزمايش استحكام از قطعات ورق بريده شده و تحت آزمايش‌هاي كشش در دماي بالا و خزش با بار ثابت قرار گرفته‌اند. نتايج آزمايش‌هاي كشش و خزش نشان مي‌دهد كه با انتخاب صحيح پارامترهاي جوشكاري ليزري مي‌توان اتصال مناسبي ميان آلياژهاي Hastelloy X و AISI 304L به دست آورد، به گونه‌اي كه در برخي از نمونه‌ها استحكام اتصال بيش از استحكام آلياژ پايه ضعيف‌تر (AISI 304L) بوده و شكست در نواحي دورتر از اتصال اتفاق افتاده است. همچنين ساختار اتصال با استفاده از ميكروسكوپ‌هاي نوري و‌ الكتروني روبشي بررسي شده است. داده‌هاي حاصل از اين ميكروسكوپ‌ها نشان داده است كه با بهينه‌سازي پارامترهاي توان پرتو، سرعت جوشكاري و عرض پالس پرتو، اتصال تقريباً بدون ايراد قابل دستيابي است.

This study investigates the strength of Hastelloy X nickel-based superalloy and AISI 304L austenitic stainless steel composite joint produced by laser welding. Two pieces of 1mm thick dissimilar plates are butt jointed together on a sheet fixture and welded using a pulsed Nd-YAG laser beam. In the welding process, different values are used for welding power, laser beam pulse width and welding speed. Values for the beam frequency, shielding gas flow rate and beam diameter are kept constant on the surface of the work piece. After welding, suitable specimens were cut from sheet components and subjected to hightemperature tensile tests and constant load creep. The results of tensile and creep tests show that by choosing the right laser welding parameters, a proper bonding between Hastelloy X and AISI 304L alloys can be achieved. In some samples, the joints strength is higher than the corresponding value of base alloy strength (AISI 304L), and the failure occurred in the base alloy region. Optical and scanning electron microscopes have also been used to examine the structure of the joint. The data from these microscopes shows that joints almost free of defects can be achieved by optimizing the beam power, welding speed and pulse width