دات نت نیوک
X
GO

کتاب متالورژی جوشکاری و جوش پذیری

کتاب متالورژی جوشکاری و جوش پذیری تالیف جان سی لیپولد و ترجمه جناب آقای دکتر علی فرزادی عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر منتشر شده و در دسترس مهندسان، متخصصان و فعالان صنعت جوشکاری قرار دارد. این کتاب توسط انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر در سال 1396 به چاپ رسیده است.

 

 

پیشگفتار نویسنده

این کتاب درسی، همراهی برای کتاب های قبلی با عنوان های متالورژی جوشکاری و جوش پذیری فولادهای زنگ نزن و آلیاژهای نیکل است که به ترتیب در سال های 2005 و 2009 منتشر شدند. با نگاه به گذشته، می بایست ابتدا این کتاب منتشر می شد زیرا پایه بسیاری از مفاهیم متالورژیکی و جوش پذیری تشریح شده در این کتاب ها را مطرح می کند. موضوع اصلی این کتاب بر مبنای درسی که در دوره مهندسی جوش در دانشگاه ایالتی اوهایو تدریس می کنم، پایه گذاری شده است. مطالب به ‌منظور تربیت مهندسانی با پیش زمینه لازم برای درک مفاهیم بنیادی متالورژی جوشکاری و تفسیر خرابی ها در اجزای جوشکاری، طراحی‌ شده است.

عنوان اصلی این کتاب «جوش پذیری» ماده است. همان طور که در فصل 1 توضیح داده می شود، اختلاف شایانی در معنی اصطلاح جوش پذیری و موضوع های دربرگیرنده آن وجود دارد. در این کتاب، جوش پذیری به‌ صورت اصطلاحی برای تعریف و تشریح مکانیسم های خرابی جوش مرتبط با ساخت یا کار در نظر گرفته می شود. علاوه بر این، مکانیسم های خرابی که شرح داده شده اند، در ارتباط با ریزساختار جوش هستند و به عیوب غیرمتالورژیکی مانند عدم ذوب، تخلخل، نقص های طراحی، یا دیگر موارد مرتبط با فرایند و طراحی اشاره ای نمی شود. برای خوانندگانی که در متالورژی جوشکاری متخصص نیستند، فصل 2 اصول بنیادی را مورد بحث قرار می دهد که به درک مفاهیم ارائه شده در فصل های بعدی کمک می کند.

جوش پذیری به خرابی های مرتبط با ساخت و مرتبط با کار تقسیم بندی می شود. فصل های 3 تا 5 به ترک داغ، ترک گرم (حالت جامد) و ترک سرد اشاره می کند که در زمان ساخت اولیه یا تعمیر رخ می دهند. در هر یک از این فصل ها، مکانیسم اصلی ترک تشریح و راه های پیشگیرانه ای پیشنهاد می شود. فصل 6 به خرابی های مرتبط با خوردگی اشاره می کند و فصل 7 درباره برخی مفاهیم کلی مرتبط با شکست و خستگی بحث می کند. فصل 8 راهنمایی برای تحلیل خرابی ارائه می دهد و شامل نمونه هایی از شکست نگاری میکروسکوپ الکترونی روبشی است که به تعیین مکانیسم های خرابی کمک خواهد کرد. سرانجام، فصل 9 روش های سنجش جوش پذیری را توضیح می دهد که برای کمی کردن حساسیت به شکل های مختلف ترک جوش به کار می روند. ضمیمه ها حاوی فهرستی از ترکیب شیمیایی فلزات پایه و پرکننده ای که در متن به آنها اشاره شده است و روش های حکاکی که برای تحلیل متالورژیکی به کار می روند، هستند.

این کتاب به چهار «اسطوره» جامعه بین‌المللی متالورژی جوشکاری تقدیم می شود:

هنری گرانجن مدیر مدرسه جوشکاری در موسسه جوشکاری فرانسه بود. او در این موسسه بسیاری از رویکردهای اولیه متالورژی جوشکاری را به خصوص در رابطه با فولادها معرفی کرد. همچنین ارائه آزمایش کاشت برای ارزیابی ترک ناشی از هیدروژن که امروزه هم استفاده می شود، به او نسبت داده می شود. من هرگز افتخار ملاقات هنری گرانجن را نداشته ام اما از کار و شهرت ایشان الهام گرفته ام.

ترور گوچ از موسسه جوشکاری بریتانیا یک متالورژ با استعداد بود. با این وجود در خوردگی و تردی هیدروژنی نیز بسیار خبره بود. اولین برخورد من با ترور در جلسه سالیانه AWS در 1978 بود. من در نشستی حضور داشتم که در آن مردی قد بلند و عینکی در انتهای اتاق برای پرسیدن سوال از سخنران برخاست و با صدایی طنین انداز خود را گوچ از TWI معرفی کرد. او جلو رفت تا از سخنران در چند مورد انتقاد کند و من به خاطر سپردم که اگر انتظار دارم دکتر گوچ در یکی از ارائه های من حاضر باشد، بسیار هشیار و آماده باشم. در سال های بعد من ترور را کاملا شناختم و او را مردی فروتن و نجیب زاده یافتم. کسی که دوست دار موسیقی محلی آمریکایی است و شور باورنکردنی به متالورژی جوشکاری دارد.

شاید وارن اف داک سویج پدر متالورژی جوشکاری نوین باشد. از دهه 1950 تا دهه 1970 او و دانشجویانش رشته متالورژی جوشکاری را تعریف و بسیاری از اصولی را که امروزه وجود دارد بنا نهادند. من «داک» را زمانی ملاقات کردم که دانشجوی کارشناسی در موسسه پلی تکنیک رنسلار بودم و پس از اندکی صحبت بر نقش من، مرا به عنوان دانشجوی کارشناسی ارشد گرفت. این به رابطه ای مادام العمر منتهی شد. او معلم و استاد راهنمای من بود. من از سبک راهنمایی دانشجویان تحصیلات تکمیلی او پیروی می کنم که سبب می شود دانشجویان خلاقانه فکر کنند. دوک اثر فراوانی بر کار حرفه ای من داشته است.

فوکوهیسا ماتسودا مدتی طولانی عضو هیات علمی دانشگاه اوساکا و یک سال هم در آزمایشگاه متالورژی جوشکاری در RPI بود. تحقیقات او رویکردهای بنیادی ارائه شده توسط سویج را با استفاده از آزمایش جوش پذیری و مشخصه یابی پیشرفته گسترش داد. بزرگترین دستاورد برجسته او ایجاد درک پایه ای از ترک انجمادی جوش بود که امروزه هنوز به صورت گسترده مورد تایید است. عنوان تحقیقات او تحسین برانگیز است و تفکر مرا بسیار تحت تاثیر قرار داده است. در این کتاب اشاره های زیادی به کارهای او می شود.

من مایلم از دانشجویان زیادی که درس در ارتباط با این کتاب را اخذ کرده اند سپاسگزاری کنم. به عنوان بخشی از وظایف این کلاس، دانشجویان می بایست مقاله ای مروری در ارتباط با یکی از جنبه های جوش پذیری تهیه می کردند. این مقالات منبع بسیار ارزشمندی برای نوشتن این کتاب بود. من ارادتنمدانه از سخت کوشی همه این دانشجویان تشکر می کنم.

همچنین مایلم از بسیاری دانشجویان تحصیلات تکمیلی و پسادکتری فعلی خود که به من در تهیه این کتاب به خصوص تهیه تصویرهای ریزساختاری و سایر شکل ها کمک کردند، تشکر کنم. این شکل ها اصول متالورژی جوشکاری و جوش پذیری را نشان می دهند. به ویژه من مایل هستم از زیولی فنگ، زین یو، آدام هپ و دیوید تانگ قدردانی کنم.

من از تعدادی از دانشجویان سابق و فعلی خود که با وجود مشغله کاری زمان خود را صرف مرور تک تک فصل های کتاب کردند، قدردانی می کنم. این افراد آدام هپ و دیود تانگ (هر دو دانشجوی دکتری OSU)، جف سواردس (NIST)، جرمی کارن (هینز اینترنشنال)، سث نورتون (BP)، زین یو (ازن موبیل)، مورگان گالاقر (شل) و میکال بالمفرس (گروه مهندسی و مواد LLC) هستند. مرور متفکرانه و گاهی منتقدانه آنها سبب بهتر شدن این کتاب شد.

در آخر من از دانشگاه ایالتی اوهایو برای فرصت دادن و پشتیبانی از من برای تهیه این کتاب درسی سپاسگزاری می کنم. اکثر کار این کتاب در دوره مرخصی حرفه ای (فرصت مطالعاتی) من که اعضای هیات علمی هر 7 سال از آن استفاده می کنند، انجام شد. بدون این فرصت تکمیل این کتاب هم زمان با تدریس و تحقیق مشکل بود. من از رئیس دانشکده، رودی بوچهیت، تشکر ویژه می کنم که از کوشش علمی من بسیار حمایت کرده است.

 

پیشگفتار مترجم

سپاس خدای را که به من توانایی فعالیت در حوزه‌ علم و دانش، و ترجمه این کتاب را عطا فرمود. قطعا نویسنده این کتاب، دکتر لیپلد، یکی از نوابغ و متخصصان مشهور در زمینه مهندسی جوش هستند. او در سال های طولانی فعالیت خود در این زمینه آثار متعدد و بدیعی از خود به یادگار گذاشته است. او در مهندسی جوش به هر آنچه یک محقق می تواند دست یابد، رسیده است.

کتاب «متالورژی جوشکاری و جوش پذیری» جامع ترین اثر نویسنده و ثمره یک عمر تحقیق و مطالعه ایشان است. از آنجایی که تحصیلات نویسنده در رشته مهندسی مواد است، در این کتاب سعی گردیده است از مفاهیم پایه ای این رشته برای بیان علت های پدیده ها و مشکلاتی که در جوشکاری مواد ایجاد می شوند، استفاده شود. این کتاب در مقاایسه با کتاب های موجود، دید متالورژیکی عمیق تری در رابطه با این پدیده ها به خواننده می دهد. در این کتاب هم به جنبه های کاربردی و هم به جنبه های علمی مهندسی جوش توجه شده است. کتاب «متالورژی جوشکاری و جوش‌پذیری» بر اساس آخرین یافته‌های به دست آمده در زمینه‌ی مهندسی جوش نوشته شده است و آخرین کتاب در این زمینه نیز است. لذا در سال های آینده قادر به تامین نیازهای علمی محققان خواهد بود. مواردی که عنوان شد، انگیزه مترجم برای صرف زمان بوده است.

دانشجویان رشته های مهندسی مواد و مهندسی جوش در مقاطع کاردانی، کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکتری و کلیه مهندسانی که با جوش و اتصال سروکار دارند، می توانند از مطالب این کتاب بهره مند شوند. این کتاب به عنوان مرجع درس متالورژی جوشکاری در این دوره ها توصیه می شود
بیش از دو سال زمان صرف ترجمه این کتاب شده است. با این حال اشکلاتی در متن موجود است. ضمن عرض پوزش، از خوانندگان محترم تقاضا می‌شود که این موارد را از طریق پست الکترونیکی farzadi@aut.ac.ir اعلام نمایند.

اكنون كه مراحل ترجمه و تدوين اين کتاب به پايان رسيده است، بر خود لازم مي دانم مراتب تقدير و تشكر و احترام از كليه كساني كه مرا در انجام اين امر ياري كردند، ابراز نمايم. بدین وسیله مراتب تشكر و قدرداني خود را به جناب آقای دکتر داود حق‌شناس فتمه سری، ویراستار علمی کتاب، اعلام مي دارم كه دانش و تجربه خود را در اختيار من گذاشتند. همچنین از آقای مهندس محمد حسین نوری پور سپاسگزارم. ایشان ضمن هم فکری در انتخاب واژه های مناسب، زحمت بازخوانی و اصلاح کلیه کتاب را نیز بر عهده داشتند. از حسن توجه، نظرات و تشویق های جناب آقای مهندس مدنی قدردانی به عمل می آورم. از زحمات بی دریغ مدیریت و کارکنان محترم مرکز نشر دانشگاه صنعتی امیرکبیر، نیز تشکر می نمایم.

 

فهرست مطالب

آشنایی

1-1 عیوب مرتبط با ساخت
1-2 عیوب مرتبط با کار
1-3 جلوگیری از عیوب و کنترل آنها
مراجع

 

اصول متالورژی جوشکاری

2-1 آشنایی
2-2 مناطق یک جوش ذوبی
2-3 منطقه ذوب
     2-3-1 انجماد فلزات
     2-3-2 جنبه‌های ماکروسکوپی انجماد جوش
     2-3-3 جنبه‌های میکروسکوپی انجماد جوش
     2-3-4 توزیع مجدد عنصر ‌حل‌شونده
     2-3-5 نمونه هایی از ریزساختارهای منطقه‌ی ذوب
     2-3-6 منطقه انتقال
2-4 منطقه مخلوط نشده
2-5 منطقه ذوب جزیی
     2-5-1 مکانیسم رخنه کردن
     2-5-2 مکانیسم جدایش
     2-5-3 نمونه هایی از تشکیل منطقه ذوب جزیی
2-6 منطقه متاثر از حرارت
     2-6-1 تبلور مجدد و رشد دانه
     2-6-2 استحاله های فازی آلوتروپیک
     2-6-3 واکنش های رسوب دهی
     2-6-4 نمونه هایی از ریزساختار منطقه ی متاثر از حرارت
2-7 جوشکاری حالت جامد
     2-7-1 جوشکاری اصطکاکی اختلاطی
     2-7-2 جوشکاری نفوذی
     2-7-3 جوشکاری انفجاری
     2-7-4 جوشکاری فراصوتی
مراجع

 

ترک داغ

3-1 آشنایی
3-2 ترک انجمادی جوش
     3-2-1 نظریه های ترک انجمادی جوش
     3-2-2 پیش بینی آثار عناصر شیمیایی
     3-2-3 BTR و محدوده دمای ترک انجمادی
     3-2-4 عوامل اثرگذار بر ترک انجمادی جوش
     3-2-5 شناسایی ترک انجمادی جوش
     3-2-6 جلوگیری از ترک انجمادی جوش
3-3 ترک ذوب جزیی
     3-3-1 ترک ذوب جزیی HAZ
     3-3-2 ترک ذوب جزیی فلز جوش
     3-3-3 متغیرهای موثر بر حساسیت به ترک ذوب جزیی
     3-3-4 شناسایی ترک های ذوب جزیی HAZ و فلز جوش
     3-3-5 جلوگیری از ترک ذوب جزیی
مراجع

 

ترک حالت جامد

4-1 مقدمه
4-2 ترک کاهش شکل پذیری
     4-2-1 مکانیسم های پیشنهاد شده
     4-2-2 خلاصه ای از عوامل موثر بر DDC
     4-2-3 کمی کردن ترک کاهش شکل پذیری
     4-2-4 شناسایی ترکهای کاهش شکل پذیری
     4-2-5 ممانعت از ترک کاهش شکل پذیری
4-3 ترک گرمایش مجدد
     4-3-1 ترک گرمایش مجدد در فولادهای کم آلیاژ
     4-3-2 ترک گرمایش مجدد در فولادهای زنگ نزن
     4-3-3 ترک زیرروکش
     4-3-4 ترک آزادسازی
     4-3-5 شناسایی ترک گرمایش مجدد
     4-3-6 کمی کردن حساسیت به ترک گرمایش مجدد
     4-3-7 جلوگیری از ترک گرمایش مجدد
4-4 ترک پیرکرنشی
     4-4-1 مکانیسم ترک پیرکرنشی
     4-4-2 عامل های تاثیرگذار بر حساسیت به SAC
     4-4-3 کمی کردن حساسیت به ترک پیرکرنشی
     4-4-4 شناسایی ترک های پیرکرنشی
     4-4-5 جلوگیری از ترک های پیرکرنشی
4-5 ترک ورقه ای
     4-5-1 مکانیسم ترک ورقه ای
     4-5-2 کمیکردن ترک ورقه ای
     4-5-3 شناسایی ترک ورقه ای
     4-5-4 جلوگیری از ترک ورقه ای
4-6 ترک آلودگی مس
     4-6-1 مکانیسم ترک آلودگی مس
     4-6-2 کمی کردن ترک آلودگی مس
     4-6-3 شناسایی ترک آلودگی مس
     4-6-4 جلوگیری از ترک آلودگی مس
مراجع

 

ترک هیدروژنی

5-1 آشنایی
5-2 نظریه های تردی هیدروژنی
     5-2-1 نظریه ی فشار صفحه ای
     5-2-2 نظریه جذب سطحی
     5-2-3 نظریه عدم چسبندگی
     5-2-4 نظریه هیدروژن - افزایش موضعی پلاستیسیته
     5-2-5 نظریه شدت تنش بیچم
5-3 عامل های موثر بر HIC
     5-3-1 هیدروژن در جوش
     5-3-2 اثر ریزساختار
     5-3-3 مهار
     5-3-4 دما
5-4 کمی کردن حساسیت به HIC
     5-4-1 روش سریع سردکرن از انتهای جامینی
     5-4-2 آزمون کنترل شدت حرارت
     5-4-3 آزمون شیارY شکل (تکن)
     5-4-4 آزمون گرده بر ورق فاصله دار
     5-4-5 آزمون کاشتنی
     5-4-6 آزمون ترک با مهار کششی
5-4-7 آزمون ترک خوردن تحت کرنش افزوده
5-5 شناسایی ترک ناشی از هیدروژن
5-6 جلوگیری از ترک ناشی از هیدروژن
     5-6-1 روش CE
     5-6-2 روش AWS
مراجع

 

خوردگی

6-1 آشنایی
6-2 انواع خوردگی
     6-2-1 خوردگی عمومی
     6-2-2 خوردگی دوفلزی
     6-2-3 خوردگی شیاری
     6-2-4 جدایش انتخابی
     6-2-5 خوردگی سایشی
     6-2-6 حفرهدارشدن
     6-2-7 خوردگی بین دانه ای    
     6-2-8 ترک خوردگی تنشی
     6-2-9 خوردگی میکروبی
6-3 بررسی خوردگی
     6-3-1 آزمون های خوردگی اتمسفری
     6-3-2 آزمون های غوطه وری
     6-3-3 آزمون های الکتروشیمیایی
مراجع

 

شکست و خستگی

7-1 آشنایی
7-2 شکست
7-3 کمی کردن چقرمگی شکست
7-4 خستگی
7-5 کمی کردن رفتار خستگی
7-6 شناسایی ترک خستگی
     7-6-1 خطوط ساحلی
     7-6-2 خطوط رودخانه ای
     7-6-3 خطوط مواج خستگی
7-7 جلوگیری از شکست خستگی
مراجع

 

تحلیل شکست

8-1 آشنایی
8-2 شکست نگاری
     8-2-1 تاریخچه شکست نگاری
     8-2-2 میکروسکوپ الکترونی روبشی
     8-2-3 حالت های شکست
     8-2-4 شکست نگاری از شکست های جوش
8-3 راهنماي تحليل شکست برای یک مهندس
     8-3-1 بازديد از محل
     8-3-2 گردآوري سوابق
     8-3-3 جداکردن نمونه و پیش نویس بررسی ها
     8-3-4 جداکردن نمونه، تمیزکاری و ذخیره
     8-3-5 تجزیه و تحلیل شيميایی
     8-3-6 بررسی های ماكروسكوپی
     8-3-7 انتخاب نمونه ها برای بررسی ميكروسكوپی
     8-3-8 انتخاب روش های تحلیلی
     8-3-9 بررسی مكانيكی
     8-3-10 بررسی از طریق شبيه سازی
     8-3-11 روش های ارزیابی غیرمخرب
     8-3-12 ارزیابی یکپارچگی سازه ای
     8-3-13 مشاوره با متخصصان
     8-3-14 گزارش نهایی
     8-3-15 شهادت متخصص در تایید دادخواهی
مراجع

 

آزمون های جوش پذیری

9-1 آشنایی
9-2 انواع روش های بررسی جوش پذیری
9-3 آزمون ورسترينت
     9-3-1 روش های کمی کردن ترک انجمادی جوش
     9-3-2 روش های کمی کردن ترک ذوب جزیی منطقه متاثر از حرارت
9-4 آزمون پارگی پین ریختگی
9-5 آزمون شکل پذیری داغ
9-6 آزمون کرنش تا شکست
9-7 آزمون ترک گرمایش مجدد
9-8 آزمون کاشتنی برای ترک هیدروژنی HAZ
9-9 آزمون گرده بر ورق فاصله دار برای ترک هیدروژنی فلز جوش
9-10 سایر آزمون های جوش پذیری
مراجع

 

پیوست‌ها
پیوست الف
پیوست ب
پیوست ج
واژه نامه فارسی به انگلیسی
واژه نامه انگلیسی به فارسی
فهرست راهنما
 

امید است که با استقبال و حمایت فراگیران و شاغلان محترم این رشته از کتب و مقالات جوشکاری منتشر شده، زمینه و انگیزه فعالیت هر چه بیشتر مولفان و مترجمان محترم فراهم آمده تا بیش از پیش شاهد تالیف و ترجمه کتب و مجموعه مقالات مطرح در زمینه های گوناگون علم مهندسی جوشکاری به زبان پارسی باشیم.

 

« با حمایت از حقوق پدیدآورندگان آثار، به توسعه نشر علوم و فنون پارسی یاری رسانیم. »