ساخت، مشخصه‌يابي و ارزيابي رفتار تريبوخوردگي نمونه‌هاي فولاد زنگ‌نزن AISI 316L به روش ساخت افزايشي مبتني بر سيم و قوس (WAAM)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

در سال‌هاي اخير، روش ساخت افزايشي مبتني برسيم و قوس(WAAM) ، به‌عنوان يك جايگزين رقابتي براي توليد قطعات فلزي بزرگ با نرخ رسوب‌دهي بالا و هزينه كمتر مطرح شده است. با وجود اين مزايا، ماهيت لايه‌به‌لايه فرآيند WAAM و چرخه‌هاي حرارتي مكرر، منجر به شكل‌گيري تاريخچه حرارتي غيريكنواخت و در نتيجه ايجاد ناهمسانگردي ريزساختاري و خواص عملكردي در امتداد ارتفاع قطعه مي‌شود؛ پديده‌اي كه به‌ويژه رفتار سختي، خوردگي و تريبوخوردگي را تحت تأثير قرار داده و كاربرد اين قطعات را در محيط‌هاي خورنده محدود مي‌سازد. هدف اصلي اين پژوهش، بررسي اثر حرارت ورودي كه از طريق جريان جوشكاري كنترل مي‌شود، بر ريزساختار، ريزسختي و مقاومت در برابر تخريب شامل خوردگي و تريبوخوردگي در قطعات AISI 316Lساخته‌شده به دو روش نورد و WAAM است. بدين منظور، دو مجموعه پارامتر بهينه با جريان‌هاي متفاوت پس از انجام آزمون‌هاي تك‌پاس انتخاب شدند. نمونه‌هاي نهايي از سه ناحيه پايين، ميان و بالاي قطعات استخراج شده و رفتار آن‌ها با يكديگر و همچنين با نمونه¬ي ورق نورد شده مقايسه گرديد. مشخصه‌يابي ريزساختار با استفاده از ميكروسكوپي نوري، ميكروسكوپي الكتروني روبشي و آزمون پراش پرتو ايكس انجام شد. رفتار خوردگي الكتروشيميايي به‌وسيله آزمون‌هاي طيف¬سنجي امپدانس الكتروشيميايي و پلاريزاسيون پتانسيوديناميك در محلول هيدروكلريك اسيد با غلظت 1/0 مولار بررسي گرديد و عملكرد تريبوخوردگي با آزمون رفت و برگشتي تحت بار 20 نيوتن در همان محلول مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه ريزساختار قطعات WAAM از نوع دوفازي آستنيت و فريت بوده و ريخت فريت در امتداد ارتفاع از حالت تيغه‌اي در نواحي پايين به ساختار اسكلتي در نواحي بالاتر تغيير مي‌كند. ريزسختي به علت تغيير ريخت و مقدار فريت به‌طور پيوسته از پايين به بالا كاهش يافت و نمونه¬ي ساخته شده با جريان كمتر به‌دليل حرارت ورودي كمتر و تشكيل ساختار دندريتي ريزتر، به‌طور كلي سختي بالاتري نسبت به نمونه¬ي ساخته شده با جريان بيشتر از خود نشان داد. از نظر خوردگي موضعي، نمونه‌هايWAAM مقاومت بالاتري نسبت به نمونه¬ي ورق داشتند كه اين امر به حذف آخال‌هاي سولفيدي MnSدرشت و جذب گوگرد توسط فريت موجود در ريزساختار اين نمونه¬ها نسبت داده شد. همچنين بهترين عملكرد تريبوخوردگي مربوط به ناحيه بالايي نمونه¬ي ساخته شده با جريان كمترگزارش گرديد كه نشان‌دهنده توانايي بالاي روئين شدن مجدد سريع لايه محافظ سطحي است. به‌طور كلي، نتايج اين پژوهش نشان مي‌دهد كه كنترل دقيق جريان جوشكاري و مديريت شيب حرارتي، نقش كليدي در بهبود همزمان ريزساختار، سختي و مقاومت در برابر خوردگي و تريبوخوردگي قطعات AISI 316L توليدشده به روش WAAM ايفا مي‌كند.

237178

جوشكاري

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان