Συγκολλήσεις λεπτών ελασμάτων Τιτανιούχου Ψευδαργύρου

Abstract

Στο πλαίσιο της εργασίας αυτής μελετήθηκε η επίδραση της διακύμανσης κρίσιμων παραγωγικών παραμέτρων της συγκόλλησης στη δομική ακεραιότητα σωλήνων κατασκευαστικής χρήσης (υδρορροές) κράματος ZnTiCu. Πραγματοποιήθηκαν χειροκίνητες και βιομηχανικές δοκιμές συγκόλλησης με τη μέθοδο TIG (Tungsten Inert Gas - Μέθοδος με μη καταναλισκόμενο ηλεκτρόδιο Βολφραμίου και προστατευτική ατμόσφαιρα αερίου) με παραμέτρους την ένταση του ρεύματος, την παροχή αερίου, την πολικότητα και το είδος του ρεύματος (AC-DC). Στα δείγματα που παρήχθησαν από τις δοκιμές διεξήχθησαν μηχανικές δοκιμές εφελκυσμού και κάμψης 3 σημείων, μεταλλογραφική εξέταση των συγκολλήσεων με οπτική και ηλεκτρονική μικροσκοπία και εξέταση της επιφάνειας θραύσης των δοκιμίων του εφελκυσμού τόσο του μετάλλου βάσης όσο και των συγκολλήσεων. Με αφετηρία τα αποτελέσματα των παραπάνω, έγινε προσπάθεια εξαγωγής συμπερασμάτων αναφορικά με την ποιότητα των χρησιμοποιούμενων υλικών, των συνθηκών συγκόλλησης και όλων των παραμέτρων, που επηρεάζουν τη διεργασία. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων έδειξε ότι η κατανομή της μεσομεταλλικής ένωσης TiZn15 (β-φάση) και το μέγεθος των κόκκων της βασαλτικής ζώνης επηρεάζουν την αντοχή της συγκόλλησης. Με την τήξη και επαναστερεοποίηση που προκαλείται κατά τη συγκόλληση, η β-φάση αναδιατάσσεται και προκαλεί ψαθυροποίηση. Δεν είναι δυνατή η επαναδιαλυτοποίησή της μέσω θερμικής κατεργασίας διότι διαλυτοποιείται 2 βαθμούς κάτω από τη θερμοκρασία τήξης του κράματος. Επιπλέον, καθώς η β-φάση σκληραίνει το μέταλλο βάσης, επηρεάζει τη διαμορφωσιμότητά του και την ακρίβεια της συγκράτησής του κατά τη συγκόλληση προκαλώντας συγκολλήσεις με λέπτυνση στο κέντρο που αστοχούν ευκολα.

In the present diploma thesis the influence of the variation of vital welding process parameters on the structural integrity of ZnTiCu structural tubes used as gutters was examined. Manual and industrial TIG (Tungsten Inert Gas) welding trials were conducted with parameters current intensity, gas supply, polarity and the current’s form (AC-DC). The specimens from the trials underwent mechanical properties determination through tensile and 3 point bending tests, metallographical examination by means of Light Optical Metallography and Scanning Electron Microscopy and tensile specimen fractography both for weld and base metal specimens. By taking into account the results of the above, it was attempted to come to conclusions about the quality of the used materials, welding parameters and other parameters that affect the process. The analysis revealed that β-phase affects weld integrity. After melting and solidification, which occur during the welding process, intermetallic TiZn15 (β-phase) redistributes and causes enbrittlement. Solution of β-phase through heat treatment is not possible, as it desolutes two degrees below the alloy’s melting point. Additionally, β-phase hardens the base metal, affects its formability and the accuracy of clamping during the welding process, causing production of welds with central thinning, which fail easily.