بررسی ایجاد ترک گرم در آلیاژ آلومینیوم 2024 در اثر جوشکاری قوس تنگستن

جوشکاری قوس تنگستن تحت پوشش گاز محافظ از مهمترین روشهای جوشکاری در صنایع مختلف است. توسط این روش میتوان موادی با شکلهای مختلف از ورقهای نازک(مثلاً ورقهای آلومینیوم) تا لوله های تحت فشار راجوشکاری کرد. در میان عیوب جوش، ترک خطرناکترین عیب است چون قابلیت جوشکاری و جوشپذیری مواد بر پایۀ تمایل آنها به تشکیل و رشد ترک در طول جوشکاری و بعد از آن ارزیابی میشود. ترکها با توجه به درجۀحرارتی که در آن بهوجود میآیند به دو گروه ترکهای گرم و ترکهای سرد تقسیمبندی میشوند. ترک گرم بهدلیل ناپایداری فلز جوش تحت کرنش، در حین انجماد در یک محدودة دمایی بحرانی ایجاد میشود. در این تحقیق استعداد 2024- تحت تاثیر پارامترهای جوشکاری تیگ با استفاده از آزمون وارسترینت مورد t به ترک گرم آلیاژ آلومینیوم 33 درصد / 1 و 5 ،0/5 ،0/ بررسی قرارگرفت. برای این منظور چهار بلوک با شعاعهای مختلف جهت اعمال کرنشهای 2 ساخته شد. جهت مشاهده ترک گرم و بازرسی عیوب جوش از آزمایشات رادیوگرافی و مایعات نافذ و همچنین جهت،0/ مشاهده ریزساختار از آزمون متالوگرافی استفاده شد. نتایج آزمایشات نشان دادند که در نمونهها تحت کرنشهای 23 درصد / 0/5 و 1 درصد با تغییر پارامترهای جوشکاری و افزایش گرمای ورودی ترک گرم ایجاد نشد. با اعمال کرنش 5که بالاتر از کرنش آستانه آلیاژ است، ترک گرم در نمونهها با پارامترهای مختلف جوشکاری ایجاد شد که نشان از نقش پررنگتر کرنش نسبت به گرمای ورودی در ایجاد ترک گرم دارد. در حالت اعمال کرنشی بالاتر از کرنش آستانه، با افزایش گرمای ورودی طول ترک گرم افزایش یافت. مسیر زیگزاگ ترک و عبور از بین دندریتها در مقیاس میکروسکوپی، تاییدی بر رخداد ترک گرم در نمونهها است. همچنین نتایج نشان داد که طول ترکهای گرم با افزایش سرعت جوشکاری، کاهش یافت.

Investigation of Hot Crack Formation in Aluminum 2024 Alloy during Tungsten Arc Welding

TIG welding or tungsten arc welding, is one of the most important methods of welding invarious large and small industries. This type of welding allows welding of different productsfrom thin sheets(e.g. aluminum sheets) to pressured tubes. Among the weld defects, crack is themost dangerous defect because the weldability of the materials are evaluated based on theirtendency to create and grow crack during and after welding. The cracks are divided into twogroups of hot cracks and cold cracks, depending on the degree of heat generated. The hotcracking is due to the instability of weld metal under strain during cooling in the criticaltemperature range. In this study, the susceptibility to hot cracking of aluminum alloy 2024-T3under welding process with TIG was investigated. In order to apply strain, Varestraint test wasused. For this purpose, four blocks with different radius were built for applying strains of 0.2,0.5, 1 and 3.5%. Radiographic and Penetrant tests were used to observe hot cracking andinspection of welding defects. In order to observe microstructure of welded samples,metallographic test was used. Experimental results showed that in the welded samples, under0.2, 0.5, and 1% strain, with variation of welding parameters and increasingheat input, hotcracking was not created. By applying 3.5% strain, hot cracks in the samples with variouswelding parameters were created, which indicates that strain is more effective parameter thanheat input for creating hot cracks. In one specimen, two cracks were formed and in the other justone. For specimen with two cracks, the total crack length was 74.4 mm and the largest crackwas 39.8 mm. Among the specimen with one crack, the length of the longest crack was 48.8mm. In the state of applying strain above threshold strain, with increasing input heat, cracklength was increased. Crater cracks were observed in some of the welding samples.This type ofcrack occurs when a crater is not filled before the arc is broken. This causes the outer edges ofthe crater to cool more quickly than the crater, which creates sufficient stresses to from acrack.Zigzag path of crack and crossing through the dendrites in the microscopic scale,confirmed the occurrence of hot cracking in the samples.Also, results show that the length of thehot cracks decreased with increasing welding speed.