کاهش وابستگی به کشورهای خارجی در صنعت اتصال و لحیم‌کاری
به گزارش روابط‌عمومی بنیاد ملی علم ایران (INSF)، «لحیم‌کاری سخت نامتجانس WC-Co به فولاد AISI ۴۱۴۰ از طریق مهندسی لایه میانی اعمال شده با روش لایه نشانی جرقه‌زنی الکتریکی» عنوان رساله دکتری فرزاد حبیبی آذریوش است که با راهنمایی احد صمدی و حمایت بنیاد ملی علم ایران انجام شده است.
حبیبی با مدرک دکتری تخصصی مهندسی مواد از دانشگاه صنعتی سهند تبریز درباره این طرح توضیح داد: امروزه در پاسخ به رفع نیاز‌های تأمین و ارتقای خواص ابزار‌های مورد استفاده در صنایع حفاری، ریخته‌گری، برشکاری و سوراخکاری، از سرمت‌های سخت نظیر کاربید‌ها بهره گرفته می‌شود. اتصال ناهمجنس سرامیک‌ها و سرمت‌هایی نظیر کاربید تنگستن (WC-Co) به فولاد‌ها و دیگر آلیاژ‌ها به خاطر رفتار و خواص متفاوت فیزیکی و شیمیایی آن‌ها، جزء چالش‌های اساسی مهندسین مواد و محققین جوشکاری و اتصالات محسوب می‌شود.
وی ادامه داد: تجهیزات مورد استفاده در صنایع استخراج گاز طبیعی، نفت و استخراج معادن، حفاری تونل، تولید سیمان و ادوات مورد استفاده در میکسر‌های ماسه در معرض سایش و خوردگی شدید قرار گرفته و طول عمر و قابلیت اطمینان آن‌ها تنزل پیدا می‌کند. در صنایع مذکور تمایل زیادی به استفاده از انواع سرمت‌های کاربیدی، به‌دلیل سختی بسیار بالا در حدود ۲۰۰۰ ویکرز، مقاومت عالی در برابر سایش، خوردگی و استحکام بالا وجود دارد.
وی افزود: از طرفی، به‌خاطر هزینه زیاد ساخت کاربید‌های سمانته و مقاومت در برابر بار‌های دینامیکی کم آن (مقاومت به ضربه و چقرمگی کمتر)، اتصال آن‌ها به پایه‌های فولادی امری ضروری است.
این محقق و پژوهشگر در ادامه بیان کرد: براین‌اساس، در این طرح، فولاد AISI ۴۱۴۰ و سرمت کاربید تنگستن- کبالت با استفاده از لایه میانی مس، نیکل و مونل ایجاد شده به روش لایه‌نشانی جرقه‌زنی الکتریکی به همراه استفاده از آلیاژ پرکننده لحیم‌کاری بر پایه سیستم Ag-Cu-Zn-Cd اتصال یافتند. در این راستا، تأثیر دما و زمان لحیم‌کاری و نیز ضخامت اولیه آلیاژ لحیم با در نظر گرفتن استحکام برشی اتصال و نیز زاویه تماس ترشوندگی به‌عنوان پارامتر‌های خروجی بهینه‌سازی شدند.
حبیبی ادامه داد: نتایج تست‌های آزمایشگاهی و صنعتی حاکی از این است که اعمال پیش پوشش میانی با روش لایه نشانی الکترواسپارک به همراه بهینه‌سازی پارامتر‌های فرایند لحیم‌کاری منجر به افزایش حدود ۳۰۰ درصدی استحکام برشی اتصالات و افزایش عمر کاری ۲۰ برابری برای برخی ادوات صنعتی شده است. با این کار، لایه میانی با جنس آلیاژ مونل از طریق مقاوم شدن با تشکیل محلول جامد جانشینی و کند کردن نفوذ متقابل و در نهایت کاهش وسعت ناحیه تخلیه شده از کبالت در فصل مشترک سرمت/ آلیاژ لحیم، استحکام اتصالات را بهبود می‌بخشد.
وی ادامه داد: با توجه به اینکه روش‌های پوشش‌دهی دیگر نظیر لایه نشانی الکتروشیمیایی و جوشکاری ذوبی قابلیت محدودتری در اعمال انواع پوشش‌های آلیاژی دارند و اعمال این نوع پوشش‌ها اغلب زمان‌بر، پردردسر و هزینه‌بر است، استفاده از روش‌های پوشش‌دهی سهل الوصول نظیر لایه نشانی با جرقه‌زنی الکتریکی (ESD) ضمن رفع این مشکلات و چالش‌ها می‌تواند مسیر جدیدی را در حوزه صنعت اتصال و لحیم‌کاری برای محققین این حوزه فراهم کند.
وی در پایان خاطرنشان کرد: پس از اتمام این طرح، علاوه‌بر تولید دانش فنی در این زمینه، تولید نمونه برای شرکت‌های فعال در این زمینه نظیر سازمان قطار شهری، صنایع سیمان و ریخته‌گری انجام پذیرفته است. امید است بتوان با ارائه طرح‌های دیگری از هسته فناوری ارائه شده در طرح حاضر، گام بلندی در راستای کاهش وابستگی و حرکت روبه‌رشد در مرز دانش و صنعت میهن عزیزمان برداشت.
