اثر دماي پيشگرم جوشكاري بر جوش پذيري چدن نشكن فريتي به روش GTAW

Effect of preheating temperature of GTAW on weldability of the ferritic ductile cast iron

در پژوهش حاضر اثر دماي پيشگرم جوشكاري بر جوش پذيري چدن نشكن فريتي مورد بررسي قرار گرفته شده است. براي اين منظور ابتدا صفحاتي از جنس چدن نشكن فريتي تهيه شدند و سپس با استفاده از فرآيند GTAW اتوماتيك از طريق تزريق سيم جوشERNiCu-B تحت دماهاي مختلف پيشگرم (100 تا 600 درجه سانتي گراد) به صورت سر به سر جوشكاري گرديدند. سپس آزمون هاي آناليز شيميايي، متالوگرافي نوري، SEM، كشش، سختي و ضربه بر روي مناطق مختلف (فلز جوش و HAZ) انجام شد. بررسي‌هاي متالوگرافي ماكروسكوپي و آناليز شيميايي فلز جوش نمونه‌هاي مختلف نشان دادند كه با افزايش دماي پيشگرم درصد امتزاج افزايش يافته و درصد وزني عناصر آهن، سيليسيم، منگنز وكربن در فلز جوش افزايش مي‌يابند، در مقابل درصد وزني عناصر نيكل و مس كاهش مي يابند كه در نتيجه آن سختي و استحكام كششي فلز جوش افزايش، درصد ازدياد طول نسبي و انرژي ضربه آن كاهش مي‌يابد. نتايج آزمون سختي منطقه خط ذوب نمونه هاي مختلف مشخص نمود كه با افزايش دماي پيشگرم، سختي نواحي UMZ و PMZ كاهش مي يابد. بررسي متالوگرافي نوري و SEM منطقه HAZ نمونه‌هاي مختلف مشخص نمود كه با افزايش دماي پيشگرم، طول منطقه HAZ افزايش مي‌يابد، هم چنين مشخص شد كه با افزايش دماي پيشگرم، تغييراتي در اندازه گرافيت‌هاي كروي رخ داده و درصد فاز مارتنزيت (اطراف گرافيت‌هاي كروي) كاهش مي‌يابد كه در نتيجه اين تغييرات، مقدار سختي كاهش و انرژي ضربه منطقه HAZ افزايش مي يابد. در مجموع مناسب ترين دماي پيشگرم براي جوشكاري چدن نشكن فريتي به روشGTAW ، دماي 400 درجه سانتي گراد تشخيص داده شد.

In this investigation effect of preheating temperature of the GTAW process on weldability of the ferritic ductile cast iron has been studied. The ductile cast iron plates were welded in butt joint design by GTAW with ERNiCu-B wire in different preheats (100-600 ) temperature. The XRF was used for determining of the chemical analysis of the weld metals. The OM and SEM were used for study of the microstructure characteristics of weld metal, fusion line and HAZ at different samples. In addition tensile, hardness and impact test were used for determining of mechanical properties of the weld metal and HAZ of different samples. The OM and chemical analysis of different samples weld metals result shows , that by increasing of the preheat temperature, the solidification time , percent of dilution, percent of the Fe, Si, Mn, C elements in the weld metals were increased while the tensile strength and hardness of the weld metals were increased. The hardness of UMZ and PMZ were reduced when the preheating temperature increased .The SEM and OM of the HAZ result shows, that the HAZ width increased and the graphite nodule size and volume fraction of the ferrite phase in the microstructure were changed when the preheating temperature increased, also the hardness of the HAZ decreased and impact energy increased. In a general summary, the 400 is the appropriate temperature for preheating of the welding of the ferritic cast iron by GTAW.