توسعه روشهای نوین اتصال کاربید تنگستن با فولاد، گامی در جهت کاهش وابستگی صنعتی
در راستای رفع نیاز صنایع حساس و ارتقای خواص ابزارهای مورد استفاده در بخشهای حفاری، ریختهگری، برشکاری و سوراخکاری، پژوهشگران ایرانی به توسعه روشهای نوین در صنعت اتصال و لحیمکاری پرداختهاند. این تحقیقات با تمرکز بر اتصال سرمتهای سخت نظیر کاربید تنگستن (WC-Co) به فولادها و دیگر آلیاژها، چالشی اساسی در حوزه مهندسی مواد و جوشکاری را برطرف میسازد.
تجهیزات بهکاررفته در صنایع استخراج نفت، گاز و معادن، حفاری تونل، تولید سیمان و ادوات مخلوطکننده ماسه، به دلیل قرار گرفتن در معرض سایش و خوردگی شدید، با افت طول عمر و قابلیت اطمینان مواجه هستند. این صنایع به دلیل سختی بسیار بالای سرمتهای کاربیدی (حدود ۲۰۰۰ ویکرز)، مقاومت عالی در برابر سایش و خوردگی، و استحکام بالا، تمایل فراوانی به استفاده از این مواد دارند. با این حال، هزینه بالای ساخت کاربیدهای سمانته و مقاومت نسبتاً پایین آنها در برابر بارهای دینامیکی، اتصال این مواد به پایههای فولادی را امری ضروری میسازد.
در این طرح پژوهشی، فولاد AISI 4140 و سرمت کاربید تنگستن- کبالت با استفاده از لایههای میانی مس، نیکل و مونل، از طریق روش لایهنشانی جرقهزنی الکتریکی (ESD) به همراه آلیاژ پرکننده لحیمکاری بر پایه سیستم Ag-Cu-Zn-Cd به یکدیگر متصل شدند. تأثیر دما و زمان لحیمکاری و همچنین ضخامت اولیه آلیاژ لحیم بر استحکام برشی اتصال و زاویه تماس ترشوندگی، بهعنوان پارامترهای کلیدی، مورد بهینهسازی قرار گرفت.
به گزارش بخش اقتصاد وبانگاه بر اساس دادههای منتشرشده در ایسنا، نتایج تستهای آزمایشگاهی و صنعتی نشان میدهد که اعمال پیشپوشش میانی با روش لایهنشانی الکترواسپارک و بهینهسازی پارامترهای فرایند لحیمکاری، منجر به افزایش حدود ۳۰۰ درصدی استحکام برشی اتصالات و افزایش عمر کاری ۲۰ برابری برخی ادوات صنعتی شده است. استفاده از لایه میانی از جنس آلیاژ مونل، با ایجاد محلول جامد جانشینی، نفوذ متقابل را کند کرده و از ناحیه تخلیه شده کبالت در فصل مشترک سرمت/آلیاژ لحیم میکاهد و در نهایت استحکام اتصالات را بهبود میبخشد.
روشهای پوششدهی دیگر مانند لایهنشانی الکتروشیمیایی و جوشکاری ذوبی، محدودیتهای بیشتری در اعمال انواع پوششهای آلیاژی دارند و اغلب زمانبر، پردردسر و هزینهبر هستند. در مقابل، روش لایهنشانی با جرقهزنی الکتریکی (ESD) یک راه سهلالوصول است که ضمن رفع مشکلات ذکر شده، مسیر جدیدی را برای محققان در حوزه صنعت اتصال و لحیمکاری فراهم میآورد.
پس از اتمام این طرح، علاوه بر تولید دانش فنی بومی، نمونههای اولیهای برای شرکتهای فعال در صنایع قطار شهری، سیمان و ریختهگری تولید شده است. این دستاورد، گامی مهم در راستای کاهش وابستگی به فناوریهای خارجی و پیشرفت مرز دانش و صنعت کشور محسوب میشود.