فاصله بازوهای ثانویه دندریتی یکی از مهم ترین ویژگی های ریزساختاری در انجماد دندریتی آلیاژها، حین فرایندهای ریخته‎ گری و جوشکاری است و تأثیر قابل توجهی بر سختی و استحکام کششی آلیاژ دارد. آلیاژ دارد. عامل اساسی مؤثر بر فاصله بازوی دندریت ثانویه، سرعت سرمایش حین انجماد حوضچه مذاب است و اندازه ‎گیری عملی سرعت سرمایش فلز جوش در حین فرایند جوشکاری کاری بسیار دشوار است. از این رو باید از روش‎ های عددی برای پیش بینی آن، استفاده نمود. در این پژوهش، ابتدا سه نمونه سوپرآلیاژ IN738-LC با جریان های 95، 120 و 132 آمپر تولید و یک مدل حرارتی المان محدود سه بعدی برای تحلیل جریان گرمای گذرا و محاسبه نرخ سرمایش در نقاط مختلف فلز جوش توسعه یافت. نتایج مدل با آزمایش های تجربی صحه گذاری شد. نتایج نشان داد که نرخ سرمایش در نمونه 95 آمپر در نزدیکی خط ذوب بین 650 تا 800 کلوین بر ثانیه و در نمونه 132 آمپر بین 270 تا 350 کلوین بر ثانیه است. سپس با استفاده از تصاویر میکروسکوپی، فاصله بازوهای ثانویه دندریتی در مناطق مختلف فلز جوش اندازه گیری و ثوابت a و n در رابطه ریاضی بین فاصله بازوهای ثانویه دندریتی و سرعت سرمایش به دست آمد که به ترتیب برابر با 34/62 و 0/3 شد. این مدل، ابزاری کارآمد برای پیش بینی ریزساختار و خواص مکانیکی در جوشکاری ارائه می دهد و می تواند در بهینه سازی فرآیندهای جوشکاری مورد استفاده قرار گیرد.

هدف: گستردگی کاربرد و اهمیت موجود صنعت جوش و فرصت های اقتصادی این صنعت نیازمند به تدوین استراتژی های مناسب جهت زمینه سازی رشد اقتصادی به عنوان صنعتی استراتژیک به همراه مزیت رقابتی پایدار است. هزینه بالای فرایند جوش قوسی تنگستنی گاز محافظ در صنعت جوش در قبال مزایای کیفیت جوش ممتاز و پیچیدگی کم این فرایند نیازمند مدیریت است. از این رو مطالعه و ارزیابی دقیق در استفاده صحیح از منابع مالی فرایندGTAWبسیار ضروری به نظر می رسد. مدل سازی موجب تصمیم گیری کارا به همراه مزیت رقابتی در برنامه ریزی استراتژیک می شود. امروزه با برنامه ریزی می توان علاوه بر تحقق اهداف اقتصادی، اهداف و ملاحظات پایداری را نیز کسب نمود. روش شناسی پژوهش: در این پژوهش یک مدل برنامه ریزی خطی برای مساله کمینه سازی هزینه فرایند جوشکاری قوسی تنگستنی گاز محافظ با توجه به شرایط متفاوت اتوماتیک یا دستی توسط اپراتور یا جوشکار ماهر ارایه می شود. برای حل مساله و صحه گذاری مدل پیشنهادی از نرم افزار GAMS استفاده می شود. در نهایت جهت بررسی کاربردی بودن مدل به حل و تشریح چهار سناریو مطالعه موردی به همراه تحلیل حساسیت پرداخته می شود. یافته ها: نتایج بررسی ها نشان می دهد که از دیدگاه اقتصادی، مدل ارایه شده می تواند موجب کاهش هزینه، افزایش بازدهی و رضایت مشتریان شود. رویکرد ارایه شده به بهبود فرایندجوشکاری قوسی تنگستنی گاز محافظ و افزایش بینش مدیریت منتج می شود. اصالت/ارزش افزوده علمی: مدل سازی ریاضی هزینه می تواند به تجزیه وتحلیل جامع تصمیم های مدیریت بپردازد. مدل کمینه سازی هزینه به مدیران کمک می نماید تا ساختار و رفتار هزینه را درک نمایند. با توجه به گستره کاربرد جوش، کمینه نمودن هزینه های این فعالیت منجر به کاهش در هزینه کل یک صنعت خواهد شد.

در این پژوهش فولاد مقاوم به حرارت HP ریختگی توسط فلز پرکننده ER-NiCr3 با استفاده از روش های جوشکاری نوسانی قوس تنگستن گاز (جوشکاری پالسی) و جوشکاری قوس تنگستن گاز (جوشکاری بدون پالس) انجام و تاثیر فرآیند جوشکاری بر ریز ساختار آن مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. در شرایط ریختگی و با استفاده از روش جوشکاری قوس تنگستن گاز، در فصل مشترک فولاد مقاوم به حرارت HP و فلز پر کننده ER-NiCr3 یک ناحیه مخلوط نشده به دلیل عدم اختلاط مکانیکی کامل مشاهده شد. با استفاده از جوشکاری پالسی در شدت جریان بالایی 180 آمپر، شدت جریان زمینه 60 آمپر، فرکانس 10-12 هرتز و دوره کاری 40 درصد، این ناحیه حذف و ریز ساختار فلز جوش ریزدانه تر گردید.

در این پژوهش، جوشکاری سوپرآلیاژ پایه نیکل - آهن اینکلوی 925 با هدف بررسی اثر ترکیب شیمیایی فلزات پرکننده به کار رفته بر ریزساختار، خواص مکانیکی و مقاومت به خوردگی نواحی جوش داده شده مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، از فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن تحت گاز محافظ و دو فلز پرکننده پایه نیکلی ERNiCrMo-3 و ERNiCr-3 استفاده گردید. مشاهدات ریخت نگاری نشان داد که در پایان انجماد، ریزساختار فلزات جوش به صورت آستنیتی و با مورفولوژی دندریتی تشکیل شده است. به علاوه، در آزمایش کشش اگرچه استحکام کششی فلزات جوش کمتر از آلیاژ پایه اینکلوی 925 به دست آمد اما گسیختگی در نمونه ها در ناحیه متاثر از حرارت فلز پایه به وقوع پیوست. در آزمایش ضربه شارپی نیز فلز جوش ERNiCr-3 با جذب انرژی شکست بیشتر در مقایسه با فلز پایه اینکلوی 925 و فلز جوش ERNiCrMo-3 شکسته شد. با انجام آزمایش پلاریزاسیون پتانسیودینامیک نیز مشخص گردید که اختلاف پتانسیل خوردگی بین فلز پایه و فلز جوش ERNiCrMo-3 می تواند وقوع خوردگی گالوانیک را در ناحیه اتصال ترغیب کند. در آخر، با عنایت به نتایج حصول یافته، فلز پرکننده ERNiCr-3 انتخاب مناسب تری برای جوشکاری آلیاژ اینکلوی 925 تشخیص داده شد.

فولادهای متالورژی پودر به صورت گسترده برای کار تحت شرایط لغزشی، سایش غلطشی یا خراشان مانند چرخ دنده ها یا دندانه ها به کار می روند و به همین علت فهم عمیق از رفتار تریبولوژیکی آن ها ضروری است. در این پژوهش با استفاده از فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن گاز، عملیات ذوب سطحی روی فولاد تف جوشی شدهAstaloy85Mo  انجام شد. ساختار لایه ها و فازهای حاصل از عملیات ذوب سطحی و همچنین سطوح سایش نیز توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی مجهز به طیف سنجی انرژی پرتوایکس بررسی شدند. مطالعه لایه های سطحی ایجاد شده نشان می دهد که ذوب سطحی تخلخل را تا میزان زیادی در منطقه ی تحت عملیات کاهش می دهد. به علاوه لایه های حاصل از ذوب سطحی ساختاری ظریف و شامل فازهای فریت، کاربید و همچنین مارتنزیت هستند که درصد این فازها به پارامترهای فرآیند مورد استفاده (شدت جریان و سرعت انتقال) وابسته است. سختی فولاد تف جوشی شده Astaloy85Mo در حدود 150 ویکرز است، در حالی که ذوب سطحی سختی سطح را به حدود 800 ویکرز رساند که این میزان افزایش سختی را می توان به کاهش تخلخل سطح و ایجاد فازهای سخت، مانند مارتنزیت و کاربیدها نسبت داد. از طرف دیگر، نرخ سایش لایه سطحی ایجاد شده نسبت به آلیاژ پایه حدود 100 برابر کاهش نشان می دهد.

در این تحقیق به بررسی و اندازه ­گیری تنش پسماند در اتصال قطعات فولادی جوشکاری شده با روش غیرمخرب برهمنگاری تصاویر دیجیتالی پرداخته شده است. به این منظور نمونه ­هایی از جنس ورق A36 تهیه و عملیات جوشکاری قوسی با گاز محافظ بر روی آن­ها انجام شد. برای اندازه­ گیری غیرمخرب تنش پسماند از روش برهمنگاری تصاویر دیجیتالی استفاده شده است و نمونه­ های پایه، جوشکاری شده بدون عملیات حرارتی و جوشکاری شده با عملیات حرارتی مورد ارزیابی قرار گرفته­ اند. عملیات حرارتی نمونه­ ها از نوع آنیلینگ می باشد که این عملیات به منظور کاهش تنش پسماند نمونه­ های جوش داده شده انجام شده است. به منظور اندازه گیری تنش پسماند به صورت غیرمخرب رابطه جدیدی معرفی شده است که بر پایه قانون هوک است. مقادیر تنش پسماند با اندازه ­گیری میزان کرنش نمونه­ ها و قرار دادن مقادیر آن در این رابطه محاسبه شده است. نتایج نشان می دهند که عملیات حرارتی صورت گرفته بر روی نمونه­ ها سبب کاهش مقادیر تنش پسماند به میزان تقریبی 33% شده است و روش برهمنگاری تصاویر دیجیتالی دقت کافی و مناسب برای اندازه­ گیری تنش پسماند به صورت غیرمخرب را در نمونه های ذکر شده دارا می باشد.

اتصال جوش فولاد زنگ نزن SS-316 در صنایع نفت و گاز از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق، جوشکاری فولاد زنگ نزن 316L بـا اسـتفاده از روش قوسی تنگستن - گاز خنثی، با هدف ارزیابی رفتار مکانیکی فلزات پرکننده مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور از سه فلز پرکننده ER309L، ER316L و ER309LMo استفاده گردید. ریز ساختار، آزمون کشش، سختی و مقاومت به ضربه اتصال جوش مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. نتایج ریز ساختار نواحی مختلف جوش نشان داد ساختار جوش سه نوع فلز پرکننده مشابه و دارای ساختار آستنیت و فریت دلتا می باشد و تفاوت اندکی در میزان توزیع فریت دلتا در زمینه آستنیتی وجود دارد. نتایج سختی­سنجی نشان داد میانگین سختی فلز پرکننده ER309LMO (205 ویکرز) بیشتر از میانگین سختی فلزات پرکننده ER316L (197 ویکرز) و ER309 (189 ویکرز) بود. همچنین سختی ناحیه متأثر از حرارت اتصال فولاد 316L در هر سه فلز پرکننده افزایش داشت. استحکام نهایی اتصال هر سه فلز پرکننده بالاتر از 545 مگاپاسکال بود به طوری که نمونه کششی از محل فلز پایه دچار شکست شد. میانگین انرژی ضربه (156 ژول) فلز جوش ER316L بیشتر از میانگین انرژی ضربه (96 ژول) فلز جوش ER309L و میانگین انرژی ضربه (58 ژول) فلز جوش ER309LMO بود و این کاهش انرژی ضربه دو فلز جوش ER309 ناشی از ریز ساختار فریت دلتا می باشد. استفاده از فلز پرکننده ER316L با طراحی اتصال V به علت بهبود انرژی ضربه، فلز پرکننده مناسب تری برای این اتصال می باشد.

در این تحقیق ورق آلیاژی Ti-6Al-4V با ضخامت یک میلی متر با طرح اتصال لب به لب توسط فرآیند جوشکاری قوس تنگستن-گاز با بهره­گیری از جریان پالسی (PCGTAW) و با استفاده از فلز پرکننده AMS 4954G جوشکاری شد. در این پژوهش، بررسی اثر فرکانس سیستم پالس بر ریزساختار و خواص مکانیکی با استفاده از میکروسکوپ نوری و آزمونهای سختی سنجی ویکرز و کشش انجام گرفت. در نمونه جوش بدون فرکانس بدلیل عدم استفاده از جریان پالس و نرخ سرد شدن کمتر حوضچه مذاب، تشکیل مقادیر زیادی فازهای نرم لایه­ای ویدمن اشتاتن در منطقه فلز جوش میسر می­گردد. در نهایت در این روش کمترین میانگین سختی برابر 341 ویکرز حاصل شد. نتایج آزمایش­ها نشان داد که بکارگیری جریان پالسی و افزایش فرکانس پالس تا 450 هرتز باعث افزایش نرخ سرد شدن حوضچه مذاب و به دنبال آن افزایش مقدار فاز مارتنزیتیα' بصورت سبدی شکل در ناحیه فلزجوش و در نهایت افزایش میانگین ریزسختی در این ناحیه می­گردد. به بیان دیگر استفاده از بیشینه فرکانس منجر به افزایش قابل توجه میزان سختی تا 367 ویکرز در ناحیه فلزجوش شد. در نهایت نیز با استفاده از آزمون کشش نشان داده شد که در همه نمونه­ها شکست از ناحیه فلز پایه رخ داده که این پدیده به دلیل کیفیت جوش بسیار مناسب نمونه ها بوده است.

در این پژوهش به بررسی ساختار میکروسکوپی و خواص سایش روکش ایجاد شده بر سطح فولاد ساده کربنی پرداخته شد. بدین منظور نمونه هایی از جنس فولاد ساده کربنی توسط روش جوشکاری قوس تنگستن تحت گاز محافظ (GTAW) با یک نوع الکترود بدون پوشش تجاری در دو حالت جریان پیوسته و پالس روکش کاری شدند. مقطع عرضی نمونه ها به وسیله میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. به کمک آزمون سختی سنجی، مقدار سختی نمونه ها بررسی گردید.آزمون سایش پین روی دیسک به منظور بررسی مقاومت به سایش نمونه های روکش کاری جوش شده و فولاد ساده کربنی انجام شد. سطوح سایش توسط میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که، نمونه روکش کاری شده با تنظیمات صحیح پالس دارای بیشترین سختی سطحی و در نتیجه کمترین نرخ سایش است.جهت بهینه سازی شرایط جوشکاری و مشخص کردن نسبت تاثیرگذاری هر کدام از عوامل مورد استفاده در حالت پالسی بر میزان سختی، از روش طراحی آزمایش تاگوچی و استفاده از تحلیل نسبتS/N  استفاده شد. در نهایت پس از تحلیل نتایج کلی مشخص گردید که در بین عوامل متغیر، جریان بیشینه و جریان کمینه، به ترتیب تاثیرگذارترین عوامل بر پاسخ در نظر گرفته شده می باشند.

جوشکاری قوسی تنگستن – گاز یکی از فرایندهای مهم جوشکاری در صنعت می باشد که از الکترود غیرمصرفی تنگستن برای جوشکاری استفاده می کند. این روش برای جوشکاری قطعات نازک فولادهای ضد زنگ و فلزات غیر آهنی از قبیل آلومینیوم، منیزیم و آلیاژهای مس به کار برده می شود. در این تحقیق با طراحی و ساخت یک بازوی جوشکاری اتوماتیک که سرعت جوشکاری آن بوسیله میکرو کنترلر کنترل می شود در شرایط مختلف جوشکاری مانند انواع سرعت پیشروی، شدت جریان و دمای پیش گرم آزمایشات عملی صورت گرفته و مقدار استحکام کششی نمونه های جوشکاری شده اندازه گیری شد. سپس با استفاده از این اطلاعات تجربی، سیستم هوشمندی از نوع شبکه های عصبی طراحی، آموزش و تست گردید که ورودی های آن پارامترهای تنظیمی جوشکاری و خروجی آن استحکام کششی جوش حاصل می باشد. نتایج کار نشان می دهد که با استفاده از شبکه عصبی با دقت بسیار بالایی می توان استحکام کششی را قبل از انجام جوشکاری تخمین زد.