بررسي جوش‌كاري انفجاري سوپر آلياژ اينكونل 718 به فولاد گرمكار AISI H13

Investigation of Explosive Welding of Inconel 718 Super Alloy to AISI H13 Hot Tool Steel

پوشش دهي فولاد گرمكاركوينچ تمپر شدهAISI H13 با سوپر آلياژ اينكونل 718 به روش جوش‌كاري انفجاري انجام شده است. آزمون‌هاي انفجاري توسط ماده منفجره آماتول در فاصله‌هاي توقف و بارهاي انفجاري متفاوت صورت پذيرفته است. كليه آزمون‌ها توسط نرم افزار ABAQUS/Explicit مورد شبيه‌سازي و تحليل قرار گرفته‌اند. هم چنين بررسي‌هاي متالوگرافي نوري، ميكروسكوپي الكتروني روبشي، ريز سختي سنجي و استحكامي بر روي كليه نمونه‌هاي اتصال يافته صورت پذيرفته است. نتايج شبيه‌سازي نمايانگر ايجاد منطقه‌اي با تغيير شكل پلاستيكي شديد در منطقه برخورد مي‌باشد. هم چنين با افزايش ميزان فاصله توقف و يا بار انفجاري، زاويه ديناميكي برخورد و سرعت برخورد صفحه پرنده افزايش يافته است. شكل فصل مشترك‌هاي حاصله بر اساس تغييرات انرژي جنبشي مصرفي در فصل مشترك، به دو صورت موجي و موجي همراه با گردابه در فصل مشترك اتصال ايجاد شده است. طول امواج فصل مشترك بر اثر تغييرات زاويه ديناميكي برخورد در هنگام اتصال ورق‌ها تغيير نموده و سختي با نزديك شدن به فصل مشترك اتصال افزايش يافته است كه اين تغييرات سختي به طور شديدتري در سمت سوپر آلياژ مشاهده شده است. استحكام برشي فصل مشترك تابع مورفولوژي فصل مشترك و دامنه امواج تغيير نموده است. به كمك نتايج شبيه‌سازي و روابط، پنجره جوش‌كاري انفجاري دو آلياژ رسم و مورد بررسي قرار گرفته است.

Experimental tests were carried out to explosively clad solution annealed Inconel 718 super alloy on quench-tempered AISI H13 hot tool steel. The tests were carried out using various stand-off distances and explosive ratios. Various interface geometries were obtained from these experiments. In this paper, all the experiments were simulated using ABAQUS version 6.9 finite element software. Experiments were carried out with Ammatol explosive mixture. The integrity of the bond interface was examined by shear test. The micro hardness profiles at the interface for all samples were performed. Metallographic inspections of the bond interfaces were also carried out. Numerical results showed that high localized plastic deformation was produced at the bond interface. The shape of interface fell roughly into two classes, wavy or wavy with some vortex shedding. In some case, a gradual change in wavelength along the direction of welding was observed which was due to a change in impact angle following plate contacts. Hardness was increased at the interface. The increase of hardness near the interface was more pronounced in super alloy than in steel. Shear strength was found to be functions of interface morphology and wave amplitude. Kinetic energy loss could be criteria for transition of interface morphology. Welding window of alloys was also developed.