بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال غیرهمجنس میان سوپرآلیاژ IN738 و فولاد 17-4 PH به روش لیزر Nd:YAG پالسی

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

3 گروه مهندسی مکانیک، واحد تهران شمال، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

doi
10.48311/mme.2025.27742
چکیده

این پژوهش به بررسی جوشکاری لیزر پالسی Nd:YAG برای اتصال ناهمجنس سوپرآلیاژ پایه نیکل IN738 به فولاد زنگ‌نزن رسوب‌سخت‌شونده 17-4 PH می‌پردازد. هدف اصلی این مطالعه، بررسی تأثیر پارامترهای فرآیند جوشکاری بر خواص مکانیکی و ریزساختاری اتصال می­باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی(SEM) ، نشان داد که در سوپرآلیاژ IN738، به دلیل ظرفیت گرمایی بالاتر و هدایت حرارتی کمتر، رشد سلولی به دندریت‌های ستونی هم‌محور تبدیل گردید. در مقابل، در فولاد زنگ‌نزن 17-4 PH ، شیب دمایی بالا سبب رشد صفحه‌ای و تشکیل دانه‌های ریز با ساختار ستونی شد. افزایش فرکانس و مدت زمان پالس، افزایش ابعاد حوضچه جوش و کاهش طول ترک­­های انجمادی و ترک در ناحیه متأثر از حرارت (HAZ)، را در پی داشت. افزایش سرعت جوش­کاری، ابعاد حوضچه جوش را کاهش داد. با افزایش سرعت جوشکاری تا 3/8 میلی­متر بر ثانیه، طول ترک­های انجمادی و  ترک در ناحیه (HAZ)، به­ترتیب در حدود 92% و 83% کاهش یافت و با ادامه روند افزایش سرعت جوشکاری تا 13 میلی­متر بر ثانیه، طول ترک­ در ناحیه (HAZ)، افزایش چشمگیری نشان داد. نتایج نشان داد، بر خلاف سرعت جوشکاری، افزایش فرکانس و مدت زمان پالس، افزایش میکروسختی نمونه­ها را به دنبال داشته است.  نتایج آزمون پانچ کوچک (SPT) نشان داد، نمونه‌های حاوی دانه‌های ریز هم‌محور با توزیع یکنواخت فازهای رسوبی (γ′  و کاربیدهای MC)، بالاترین استحکام و چقرمگی را دارند. این یافته‌ها می‌توانند مبنای طراحی فرآیندهای تعمیر و اتصال مؤثر در بخش انرژی و صنایع هوافضا قرار گیرند.