نوع مقاله : مقاله فنی

نویسندگان

• مهرداد عجبشیری
• حسن رضایی
• عزت نظری
• احمد نوزاد گلی کند

پژوهشکده‌ی مواد، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 1589-81465، اصفهان ـ ایران

چکیده

برای دفن پس‌ماندهای هسته‌ای تولید شده در رآکتورهای هسته‌ای از مخزن‌های مسی جدار ضخیم و با مقاومت بالا در برابر خوردگی استفاده می‌کنند. در سال‌های اخیر برای بهبود خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی مخزن‌های مسی از روش جوش‌کاری اصطکاکی تلاطمی استفاده شده است. پیش از این برای جوش‌کاری این مخازن از روش جوش‌کاری با باریکه‌ی الکترونی استفاده می‌شد. جوش‌کاری اصطکاکی تلاطمی به دلیل این‌که در حالت جامد انجام می‌شود تنش پس‌ماند کم‌تری در فلز ایجاد می‌کند و در نتیجه مقاومت در برابر خوردگی فلز نسبت به دیگر روش‌های جوش‌کاری که در حالت مذاب صورت می‌گیرند، بهبود می‌یابد. در این مقاله برای دست‌یابی به سرعت چرخشی بهینه در جوش‌کاری اصطکاکی تلاطمی، ورق‌های مسی به ضخامت mm 4 با سرعت خطی ثابت 25 میلی‌متر بر دقیقه به روش جوش‌کاری اصطکاکی تلاطمی جوش‌کاری شدند. توزیع دمایی اندازه‌گیری شده در منطقه‌ی جوش حاکی از افزایش شدید دما با افزایش سرعت چرخشی از 900 به
1200 دور بر دقیقه بود. تجزیه و تحلیل تصویرهای فلزنگاری نشان داد که افزایش سرعت چرخشی باعث افزایش اندازه‌ی دانه‌ی فلز مس در منطقه‌ی مرکزی جوش می‌شود. در بررسی‌های مربوط به خواص مکانیکی نمونه‌ها مشاهده شد که سختی بیشینه در سرعت چرخشی 900 دور بر دقیقه به دست می‌آید. هم‌چنین استحکام بیشینه و درصد ازدیاد کمینه‌ی طول نیز در این سرعت چرخشی حاصل می‌شود.
 

کلیدواژه‌ها

• پس‌ماندهای هسته‌ای
• جوش‌کاری اصطکاکی تلاطمی
• خواص مکانیکی
• مس

عنوان مقاله [English]

Optimum rotational speed in FSW of copper canisters for nuclear waste

نویسندگان [English]

• Mehrdad Ajabshiri
• Hasan Rezaei
• Ezat Nazari
• Ahmad Nozad Golikand

چکیده [English]

The high-level radioactive waste will be encapsulated in copper canisters and stored in a deep repository. High power electron beam welding was the only viable method available at that time for welding thick section copper. In recent years, friction stir welding has been replaced with electron beam welding because of the promotion in mechanical properties and corrosion resistance of copper canisters. FSW is used in solid state, therefore residual stresses produced in the weld is less than that of other welding processes which are performed in the molten state. To obtain optimum rotational speed, FSW was carried out in copper plates with a thickness of 4 mm at a constant speed of 25 mm/minute. The temperature distribution indicated a severe increasing of temperature upon increasing the rotational speed from 900 to 1200 rpm. Also, analysis of the metallographic images showed that the grain size in the nugget zone increases by increasing the rotational speed. Vickers hardness test was conducted on the welded samples and the maximum hardness was obtained at a rotational speed of 900 rpm. Results of tensile tests and their comparison with those of the base metal showed that the maximum strength and minimum elongation are achieved at the same rotational speed.
 

کلیدواژه‌ها [English]

• Nuclear waste
• FSW
• Mechanical properties
• Copper