مطالعه ریز ساختار و پدیده ترک خوردگی در جوشکاری لیزری ضربانی فولادهای کروم دار پرکربن

در ساخت برخی از قطعات ظریف و حساس صنعتی از خانواده فولادهای ابزاری، نیاز به جوشکاری می باشد. اتصال این قطعات به روش جوشکاری لیزری به دلیل کارآیی های زیاد، دستیابی به فن آوری ساخت ودر نتیجه اقتصادی بودن این فرایند در کشور، بسیار مورد توجه صنعت قرار گرفته است. با وجود این، در جوشکاری این فولادها و به خصوص فولاد کروم دار پرکربن 52100، مشکلاتی گزارش شده بود که لزوم تحقیق بیشتر در مورد شرایط ایجاد جوشی سالم با این نوع فولاد احساس می شد. هدف از این تحقیق رسیدن به درک بهتری از نقش متغیرهای لیزر، عملیات حرارتی و ترکیب شیمیایی فلز پایه در راستای بررسی ریزساختار و کشف ماهیت ترک خوردگی در جوشکاری لیزری فولاد 52100 (%1کربن و %5/1کروم) و دستیابی به جوشی بدون عیب بود. بدین منظور اثر تغییرات متغیرهای اصلی جوشکاری لیزری، مورد بررسی قرار گرفت. سپس عملیات حرارتی های آنیل، پیش گرم و پیش سرد نیز روی فلز پایه قبل از جوشکاری انجام پذیرفت. همچنین روی سطح فولاد 5140 (%4/0کربن و %1کروم) نیز جوشکاری شد. مشاهده شد که ریزساختار اصلی فلز جوش شامل تیغه های مارتنزیت احاطه شده توسط آستنیت باقیمانده است. نتایج نشان دهنده آن بود که با افزایش سرعت جوشکاری و یا اعمال پیش سرد در نیتروژن مایع، نرخ سرد شدن حوضچه مذاب به طور قابل ملاحظه ای افزایش و ترک ها به شدت کاهش می یابند. همچنین با توجه به شواهدی نظیر ترک خوردگی در خط مرکزی حوضچه و تجمع فسفر و گوگرد روی سطح ترک، ترک های تشکیل شده در جوشکاری لیزری این نوع فولاد، از نوع ترک گرم انجمادی تشخیص داده شدند. در پایان بر اساس یافته ها، توصیه گردید برای جوشکاری فولاد52100 با لیزر ضربانی، نوعی از این فولاد با محدودیت بیشتری از گوگرد و فسفر، نسبت به مقادیر مجاز استاندارد معمول، استفاده شود.