تأثیر عامل‌های فرایندی بر ریزساختار و سختی جوش مقاومتی نقطه‌ای آلیاژ Nb%1-Zr

نوع مقاله: یادداشت علمی و فنی

نویسندگان

1 دانشکده‌ی مهندسی مواد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد نجف‌آباد، صندوق پستی: 517، نجف‌آباد ـ ایران

2 شرکت سوخت رآکتورهای هسته‌ای، صندوق پستی: 1957-81465، اصفهان ـ ایران

3 پژوهشکده‌ی مواد، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 1589-81465، اصفهان ـ ایران

چکیده

تأثیر پارامترهای فرایندی شامل جریان جوش و نیروی الکترود بر ریزساختار جوش مقاومتی نقطه‌ای ورق آلیاژ Nb%1-Zr به ضخامت 3/0 میلی‌متر مورد بررسی قرار گرفت. در بررسی ریزسختی مقطع دکمه‌ی جوش در راستای قطر دکمه‌ی جوش، اندازه‌گیری سختی برحسب ویکرز بر روی فلز پایه، منطقه‌ی حرارت دیده و دکمه‌ی جوش برای نمونه‌هایی که با پارامترهای مختلف جوشکاری شده بودند، انجام شد. بررسی‌های ریزساختاری نشان داد که افزایش جریان سبب درشت‌تر شدن دانه‌ها می‌شود. از جمله‌ی مشاهده‌های مهم در این مطالعه بزرگ شدن اندازه‌ی دانه در اثر افزایش نیروی الکترود در زمان جوشکاری یکسان بود. در تصویرهای وابسته به فلزنگاری مشاهده شد که در اثر اعمال نیروی الکترود بیش‌تر، دانه‌ها به صورت طولی در راستای جریان حرارت تغییر شکل می‌دهند. اندازه‌گیری سختی منطقه‌های جوش و فلز پایه نیز نشان داد که دکمه‌ی جوش بیش‌ترین میزان سختی را دارد و این میزان در منطقه‌ی حرارت دیده و فلز پایه به ترتیب، کاهش می‌یابد. این تفاوت به دلیل تغییرهای فازی β و α+β است. تغییر حالت از فاز β به α به وسیله‌ی فرایند نفوذ توده‌ای و تشکیل ساختار ویدمن‌اشتاتن α، که بر اثر آهسته سرد شدن به وجود خواهد آمد، انجام می‌پذیرد. ساختار موردنظر سخت‌تر و دارای استحکام بیش‌تری از ریزساختار α هم محور فلز پایه است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of process parameters on microstructure and microhardness of resistance spot welding in Zr-1%Nb alloy

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Adibzadeh 1 2
  • Mohsen Asadi Asadabad 3
  • Alireza Alaei 1
چکیده [English]

In this study, the effects of process parameters including weld current and electrode force on the microstructure of resistance spot welding on Zr-1%Nb alloy sheets of 0.3mm thickness were investigated. In the microhardness investigation of the weld nugget cross section, the Vickers hardness measurement was performed in the direction of the weld nugget diameter on a base metal, HAZ, and weld nugget for the welded specimens with different parameters. Applying more electrode force in the same welding time yielded the grain growth which was found to be an important observation in this study. In the metallographic images, it was observed that the grains were deformed to be longer in the heat flow direction when more electrode force was applied. The hardness measurement of the weld zones and base metal showed that, the weld nugget had a maximum amount of hardness where it decreased in HAZ and subsequently in the base metal. This difference is due to transformation of the α+β and β phases. Transformation from β to α phase, which was carried out by a massive diffusion process and formation of the Widmanstatten α structure was achieved by slow cooling. The mentioned structure was found to be harder and stronger than the equiaxed α microstructure of the weld metal.
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Resistance spot welding
  • Zr-1%Nb alloy
  • Microstructure

[1] B. Lustman, F. Kerz, The metallurgy of zirconium, National Nulear Energy Series, Division 7 (4), Litrary Licencing, LLC (2013).

[2] J.H. Schemel, ASTM Manual on Zirconium and Hafnium, ASTM Special Technical Publication, 639 (1978).

[3] A.M. Pereira, J.M. Ferreira, A. Loureiro, J.D.M Costa, P.J. Bartolo, Effect of process parameters on the strength of resistance spot welds in 6082- T6 aluminium alloy, Material and Design, 31 (2010).

[4] N. Kahraman, The influence of welding parameters on the joint strenght of resistance spot welded titanium sheets, Materials and Design, 28 (2007) 420-427.

[5] Y. Kaya, N. Kahraman, The Effect of Electrode Force, Welding Current and Welding Time on The Resistance Spot Weldability of Pure Titanium, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 60 (2012) 127-134.

[6] A. Strasser, F. Garzarolli, P. Rudling, Welding of Zirconium Alloys, Advanced Nuclear Technology International (2007).

[7] G. Choudhuri, S. Chakraborty, D. Srivastava, G.K. Dey, Phase Field Modeling of Widmanstatten Plate Formation in Zr-2.5%Nb Material, Results in Physics, 3 (2013) 7-13.

[8] G.F. Slattery, H.K. Richardson, P. Thomson, Microstructure of Weld Region in Seam-Welded Zirconium-2.5%wt Nb Tubing, Metallography, 12 (1979) 57-71.

[9] K. Komuro, Welding of Zirconium Alloys, Welding International, 8(2) (2009) 141-148.

[10] F. Hayat, The effect of the welding current on heat input, nugget geometry, and the mechanical and fractural properties of resistance spot welding on Mg/Al dissimilar materials, Materials and Design, 32 (2011) 2476-2487.

[11] B. Bouyousfi, T. Sahraoui, S. Guessasma, K. Tahar Chaouch, Effect of Process Parameters on Physical Characteristics of Spot Weld Joints, Materials & Design, 28 (2007) 414-419.