مقاله درباره جوش فرکانس

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 6

جوش فرکانس

دراین تحقیق که شامل تشکیل نفوذ کننده جوشکاری مقاوم الکتریکی فرکانس بالا ( های فرکانس )‌است مورد بررسی قرار گرفته است. تشکیل برآمدگی فلز گذاخته شده که بین لبه های نوار مجاور نزدیک به نوک در امتداد یک فاصله‌ی باریک به سمت نقطه جوشکاری با سرعتی بیشتر از سرعت عبور شکاف صورت می گیرد. باعث ایجاد فرکانس تشکیل و سرعت برآمدگی صرفاً قدرت گرمای داخلی میباشد.

میان متغیرهای چگونگی سیربرآمدگی ها تصمیم استاندارد فاصله‌ی سیریک رابطه قوی با غلظت عیوب در جوشکاری آشکار است و بستگی به مکانیسم پیشنهاد شده‌ی تشکیل نفوذ کننده در حین HFERW دارد.

مقدمه:‌ فرایند HFERW به میزان بسیاری در ساختار لوله های فولادی ردزدار مورد استفاده قرار میگیرد. دراین مرحله ورق کم کم به شکل لوله ای درمی‌آید. و از میان رولینگها به وسیله برخورد هل دهنده یا رسانه های پیچ‌دار همانند شکل نشان داده شده در تصویر 1A عبور پیدا می کند و جریان بالایی به لبه‌های ورق وارد میشود جریان های بالا باعث بوجودآمدن اکسید و اثرهای جانبی به صورت یک لایه سطح از لبه می شوند. (Ref.1)‌ و درنتیجه گرمای زیادی توسط رولینگها ایجاد می وشد. برای مثال عمق نفوذ جریان های 450KHZ در یک فولاد داغ شده تا دمای 8000C حدود 6.8mm میباشد. (Ref.2) این مشخصه پردازش انرژی ها و سرعت جوشکاری را میتواند تا میزان زیادی عاری از مشکلات جوش مخصوصاً‌ عیوبی که از ترکیب اکسید و ناپاکی های سطح بوجود می آیند. لوله های حاصل از فرایند HFERW به علت کیفیت دقق جوش کاربردهای زیادی از جمله خطوط لوله های محافظ نفتی دارند. با این حال دو نوع مهم ازعیوب جوش دراین فرایند موجود است.

عیب جوش سرد وعیب نفوذ کننده (Ref 3.4)

عیب جوش سرد مربوط به تشکیل لایه های نازک اکسیدی که به علت ناکافی بودن قدرت گرمای ورودی ، در داخل ورق برای ذوب کردن لبه های ورق بوجود می آیند. می باشد. قدرت گرمای ورودی باید با کلفتی ، سرعت وورق و طول و هم‌ترازی لبه های ورق متناسب باشد. اگر قدرت گرمای وارد شده کم باشد فلز گداخته شده توانایی خارج کردن اکسیدهای روی سطح را ندارد وعمدتاً باعث پیدایش عیب جوش سرد می شود. عیب نفوذکننده ذکر شده هنگامی رخ میدهد که قدرت گرمای وارد بسیار زیاد باشد که باعث پدیدار شدن اکسیدهای پهن از لحاظ ریخت و از نوع اکسید Fe و Mn و Si می شود. سایز نفوذکنده میتواند در محدوده چند میلیمتر تا چند سانتیمتر باشد این اثر های بحرانی خاصیت ماشینی لوله‌ها تحقیق را به وارسی مکانیزم تشکیل نفوذکننده در نظریه های کلاسیک هدایت کرد. (Ref.6,7)‌

ادعا بر این است که نفوذ کننده موجب ترکیب فلز ذوب شده با اکسیدهای موجود در گپ می شود. در فرایند HFERW نقطه جوش در مجاورت گپهای موازی کنار لبه های ورق اتفاق افتاده است. تشکیل گپهای ورق توسط الکترومغناطیس باعث خروج فلز گداخته شده از لبه های ورق با همان سرعت نزدیک شدن لبه ها رد طول مدت جوشکاری می شود.

سرعت نزدیک شدن متناسب با سرعت باریکه و زاویه V می باشد. در تحقیقات شان دلیل اتصال کوتاه درنقطه اوج در قدت های رمای ورودی بالا گپهای باریک گزارش شده است. هنگامی که اتصال کوتاه اتفاق می افتد نیروی موجی الکترومغناطیس ناپدید و فلز مذاب شده با اکسیدها ترکیب می شود. این مذاب فکر می‌شد که دلیل نفوذ کننده باشد. با این حال نفوذ کننده ها حتی در شرایط جوشکاری نرمال در قدرتهای گرمای ورودی مشاهده شدند. (Ref.8) همچنین چندین تحقیق اشاره به رخداد ناگهانی جرقه یا اتفاقات جرقه‌ای در نقطه شکاف در فرایند HFERW دارد. (Ref.9) ‌ هنگام درز پوشانیدن گپ کاهش پیدا میکند. و جریان به سمت جرقه منحرف می شود و نیروی موجی الکترومغناطیسی فلز مذاب شده را به سمت گپ منتقل می کند. دراین تحقیق اثر درزپوشانیدن در نقطه اوج در پدیده ی تشکیل نفوذکننده ها با جزییات بیشتری بوسیله دوربین های ویدویی سرعت بالا و فیلمبرداری سرعت بالا موردبررسی قرار گرفته شد.

اقدامات آزمایشی

جوشکاری مقاوم الکتریکی فرکانس بالا بوسیله یک لوله 8 میلیمتری و یک وانمودگرا اجرا شد اکثر آزمایشات به ماشینی با دستگاه جوشکاری HF از نوع مرتبط مجهز شدند. یک مانع با یک هسته ای از هیدرواکسید آهن با آب سردشده برای بالا بردن کارایی دستگاه جوشکاری استفاده شد. سرعت جوشکاری حین تست بالا بردن کارایی دستگاه جوشکاری استفاده شد. سرعت جوشکاری حین تست بود و ضخامت ورق 9.5 میلیمتر بود. ترکیب شیمیایی ورق نیز به صورت روبرو بود:

Fe-0.174c-0.109Si-0.837Mn-0.17P-007S-0.029Cu‌

در قدرت گرمایی ورودی از 201 به 237 KW تغییر یافته بود. فرکانس جریان 400 H بود. پدیده جوشکاری با استفاده از دوربین سرعت بالا و یک دوربین ویدویی سرعت بالا مشاهده شد. سرعت شکل گیری با دوربین سرعت بالا از 1000 تا 10/000 تصویر درثانیه (PPS) متغیر بود. به منظور بالا بردن مشاهدات درزپوشانیدن حاصل از نقطه اوج چگالی خنثی ، رنگ قرمز و فیلتر دو قطبی به لنز های دوربین اضافه شد . وانمودگر ERW در وارسی پدیده جوش با لوله در جزییات بیشتری استفاده شد و این کارکرد در شکل 1B نشان داده شده است. وانمودگر ماشیسن جوشکاری مقام الکتریکی فرکانس بالا و مرتبط بخش فرم دهنده‌ی لوله و مفصل های ورق را ندارد. به منظور اندازه گیری محدوده‌ی شکاف عیبهای جوش سطح بالای نمونه به اندازه یک چهارم از ضخامت کلفتی ورق به صورت کاملا دقیق صیقل کاری وماشینکاری شد. طول هر نمونه 5 سانتیمتر و طول کل نمونه آزمایشی در شرایط جوشکاری 60 سانتیمتر بود. سایز و تعداد عیوب جوشکاری نیز با استفاده از میکروسکوپ نوری مرکب تحلیل گر تصویر اندازه گیری شد. تحلیلهای جزییات برای ساختار دقیق سطح جوش بااستفاه از اسکن میکروسکوپ الکترونی و طیف کانی دیسپرسیو.

نتایج و بحث

درز پوشانیدن و شکل برآمدگی

شکل 2 تصویر فیلمبردای با سرعت بالا از لبه های ورق با فیلتر و بدون دو قطبی در فرایند HFERW را نشان میدهد. لبه های فوق که مذاب شده است در نزدیکی نقطه‌ی جوش ایجاد می شود و فاصله‌ی ورق توسعه پیدا می کند. طول فاصله دو لبه با استفاده از فیلمبرداری سرعت بالا – تابعی از قدرت گرمای ورودی درشکل 3 به طور خطی از 12 تا 40 میلیمتر متناسب توان گرمای ورودی از 201 به 237 کیلووات تغییر کرده است. هنگامی که حالت ذوب شدن لبه ها با فیلتر دو قطبی (شکل 2B) و جرقه ها (که درمکانهای سفیدمشاهده می شود.) که بدون فیلتر قابل درک نیستند مشاهده شد در این بخش تحقیق بدرستی اتفاقات در محدوده‌ی سراسر سوراخ ایجاد شده توسط توان گرمای ورودی پرداختیم. فرکانس درزپوشاندن که تغییرات آن وابسته به قدرت گرمای ورودی است درمحدوده‌ی 0.1‌ تا 5 کیلوهرتز بود. در توان گرمای ورودی فرکانس نسبتاً بالا و متناسب با قدرت ورودی گرما کاهش پیدا کرد.یکی از پدیده های جالب در جرقه های مذکور تشکیل برآمدگی فلز مذاب بین دولبه ورق بلافاصله بعد از درزپوش کردن می باشد. که شروع به حرکت در امتداد گپ میباشد. شکل 4 تصویر دائمی درزپوشانیدن و حرکت برآمدگی در فرایند HFERW را نشان میدهد . عکسهای فیلم با سرعت 1000 PPS با استفاده ا زسیستم ویدیو سرعت بالا بودند. همانند شکل نشان داده شده (شکل 4B ) بعد از درز پوشیدن نزدیک نقطه‌ی اوج یک برآمدگی بین دو لبه شکل گرفت. برآمدگی تشکیل شده همیشه به سمت نقطه‌ی جوشکاری سیر میکرد. فلز مذاب همانند برآمدگی در میان گپ نازک به سمت نقطه جوشکاری جاروب شد. دوباره دراین تحقیق عمل جاروب کردن برآمدگی قرار گرفت. سرعت سیرر برآمدگی با استفاده از اندازه گیری مدت سپری شده سیر گپ که تابع توان گرمایی ورودی است برآورد شد. همانطور که قدرت گرمایی ورودی از 201KW به 237 KW افزایش پیدا می کند سرعت از 160 تا 375mpmin افزایش پیدا میکند. اوج سرعت برآمدگی ها در توان متوسط دسته حجم سریعتر از سیر سرعت ورق است که در سرعت بالا هنگام ذوب باعث حرکت موجی تند دانه های مذاب می شود. این مشاهدات نشان میدهد که نه تنها یزدی موجی الکترومغناطیس بلکه فلز مذاب برآمدگی ها را جاروب می کند. و آنها را به سمت شکاف و ایجاد یک فضای خالی ا زاکسید برای جوشکاری خوب هدایت می کند. ‌شکل 6 بیانگر فاصله حرکت جاروب کردن برآمدگی ها که تابع توان ورودی است می باشد. فاصله حدود 8.6‌ میلی است. وقتی که قدتر ورودی 20KW است. همانطور که قدرت ورودی به 237 KW افزایش پیدا میکند فاصله نیز به طور کینواخت به 26.5‌ میلیمتر افزایش می یابد.

مکانیسم درز پوشانیدن و حرکت برآمدگی در جریان HFERW :‌

در این تحقیق جلوبردن و سیر برآمدگی فلز مذاب و درزپوشانیدن نزدیک نقطه اوج در میان گپ مذکور که در تشکیل عیوب فرایند HFERW نقش مهمی دارند بررسی شده