Визначення впливу переходних термічних обробок на мінімізування дисторції та покращення втомної поведінки сталевого зварювання

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.285192

Ключові слова:

обробка ПТН, деформація, втомна поведінка, полум’яний нагрів, ефективність зварювання, процес зварювання, сталь зварена, тонкі пластини, мікроструктура, міцність на розрив

Анотація

Завдяки економічній ефективності зварювальних ремонтів почали застосовувати перехідне термічне натягування (ПТН), щоб мінімізувати деформацію та залишкові напруги, особливо на тонких пластинах. Однак це вимагає тривалого попереднього нагріву, особливо для великих конструкцій, тому ефективність процесу зварювання не може бути максимально досягнута. Застосування обробки ПТН з використанням полум’яного нагрівача при обробці ПТН, що не потребує попереднього нагрівання, щоб можна було підвищити ефективність зварювання. Цілі цього дослідження полягають у дослідженні обробки ПТН для зменшення викривлення, дослідженні впливу обробки ПТН на міцність і твердість на розрив, дослідженні мікроструктури та її впливу на міцність на розтяг і твердість, дослідженні впливу обробки ПТН на швидкість росту втомної тріщини. . У цьому дослідженні обробку ПТН проводили шляхом нагрівання полум'ям з обох боків лінії зварювання, інтегрованої в процес зварювання. Температуру в обох бічних пластинах контролювали та вимірювали за допомогою термопари. Були проведені випробування зварних з’єднань, включаючи вимірювання деформації, дослідження мікроструктури, вимірювання твердості, випробування на розтягування та випробування на втому. Результати показали, що обробка ПТН (-60) є найефективнішою для зменшення поздовжнього викривлення, яке розміщує нагрівання полум’я на 60 мм позаду зварювального пальника. Це має тенденцію до підвищення міцності на розрив металу зварного шва за рахунок збільшення його твердості. Збільшення процентного вмісту фази голчастого фериту лінійно залежить від міцності на розрив і твердості зварного з'єднання. Втомну поведінку можна покращити за допомогою обробки ПТН (-60), яка пов’язана з ефектом зменшення залишкової напруги в області металу зварного шва. Ця обробка є найкращим параметром для підвищення ефективності зварювання методом ПТН

Біографії авторів

Heri Wibowo, Yogyakarta State University

Doctor of Mechanical Engineering, Associate Professor

Department of Mechanical Engineering Education

 

Fredy Surahmanto, Yogyakarta State University

Doctor of Mechanical Engineering, Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering Education

 

Mochammad Noer Ilman, Universitas Gadjah Mada

Doctor of Mechanical Engineering, Full Professor

Department of Mechanical and Industrial Engineering

 

Посилання

  1. Zhou, Q., Wang, Y., Choi, S.-K., Cao, L., Gao, Z. (2018). Robust optimization for reducing welding-induced angular distortion in fiber laser keyhole welding under process parameter uncertainty. Applied Thermal Engineering, 129, 893–906. doi: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.10.081
  2. Subeki, N., Jamasri, Ilman, M. N., Iswanto, P. T. (2017). The effect of heating temperature in static thermal tensioning (STT) welding on mechanical properties and fatigue crack propagation rate of FCAW in steel A 36. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/1.4968310
  3. Triyono, Sukanto, H., Muhayat, N., Sutiyono (2014). Effect of Stretching during Welding Process on the Weldability of Dissimillar Metals Resistance Spot Welded between Carbon Steel and Low Nickel Stainless Steel. Advanced Materials Research, 894, 206–211. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.894.206
  4. Xu, J., Chen, L., Ni, C. (2007). Effect of vibratory weld conditioning on the residual stresses and distortion in multipass girth-butt welded pipes. International Journal of Pressure Vessels and Piping, 84 (5), 298–303. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2006.11.004
  5. Singh, P. K., Patel, D., Prasad, S. B. (2016). Optimization of process parameters during vibratory welding technique using Taguchi’s analysis. Perspectives in Science, 8, 399–402. doi: https://doi.org/10.1016/j.pisc.2016.04.088
  6. Peng, K., Yang, C., Fan, C., Lin, S. (2018). Microstructure and mechanical properties of simulated unaltered coarse grained heat affected zones of 10CrNi3MoV steel by double-sided double arc welding. Journal of Materials Processing Technology, 251, 225–231. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.08.032
  7. Takwim, R. N. A., Purwoko, P., Pranoto, B. (2021). Effect of Temperature Variation of Static Thermal Tensioning on Angular Distortion and Sensitization behavior of GMAW Welded SUS 304 Stainless Steel Plate. Logic: Jurnal Rancang Bangun Dan Teknologi, 21 (3), 218–224. doi: https://doi.org/10.31940/logic.v21i3.218-224
  8. Ilman, M. N., Sehono, Muslih, M. R., Wibowo, H. (2020). The application of transient thermal tensioning for improving fatigue crack growth resistance of AA5083-H116 FSW joints by varying secondary heating temperature. International Journal of Fatigue, 133, 105464. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2019.105464
  9. Souto, J., Ares, E., Alegre, P. (2015). Procedure in Reduction of Distortion in Welding Process by High Temperature Thermal Transient Tensioning. Procedia Engineering, 132, 732–739. doi: https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.12.554
  10. Michaleris, P. (2011). Introduction to welding residual stress and distortion. Minimization of Welding Distortion and Buckling, 3–22. doi: https://doi.org/10.1533/9780857092908.1.3
  11. Tra, T. H., Okazaki, M., Suzuki, K. (2012). Fatigue crack propagation behavior in friction stir welding of AA6063-T5: Roles of residual stress and microstructure. International Journal of Fatigue, 43, 23–29. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2012.02.003
  12. Zhang, Y., Ying, Y., Liu, X., Wei, H. (2016). Deformation control during the laser welding of a Ti6Al4V thin plate using a synchronous gas cooling method. Materials & Design, 90, 931–941. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.11.035
  13. Pazooki, A. M. A., Hermans, M. J. M., Richardson, I. M. (2016). Finite element simulation and experimental investigation of thermal tensioning during welding of DP600 steel. Science and Technology of Welding and Joining, 22 (1), 7–21. doi: https://doi.org/10.1080/13621718.2016.1180861
  14. Yi, B., Wang, J. (2022). Influence of Location of Transient Thermal Tensioning on Mitigating Buckling Distortion During Thin Plates Fillet Welding. The 32nd International Ocean and Polar Engineering Conference. Available at: http://publications.isope.org/proceedings/ISOPE/ISOPE%202022/data/pdfs_Vol4/414-TPC-0232.pdf
  15. Deo, M. V., Michaleris, P. (2003). Mitigation of welding induced buckling distortion using transient thermal tensioning. Science and Technology of Welding and Joining, 8 (1), 49–54. doi: https://doi.org/10.1179/136217103225008919
  16. Yang, Y. P., Dong, P. (2011). Buckling Distortions and Mitigation Techniques for Thin-Section Structures. Journal of Materials Engineering and Performance, 21 (2), 153–160. doi: https://doi.org/10.1007/s11665-011-9928-x
  17. Liu, Y., Ma, N., Lu, F., Fang, H. (2021). Measurement and analysis of welding deformation in arc welded lap joints of thin steel sheets with different material properties. Journal of Manufacturing Processes, 61, 507–517. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2020.11.038
  18. Fahlström, K., Andersson, O., Karlsson, L., Svensson, L.-E. (2017). Metallurgical effects and distortions in laser welding of thin sheet steels with variations in strength. Science and Technology of Welding and Joining, 22 (7), 573–579. doi: https://doi.org/10.1080/13621718.2016.1275483
  19. Wen, Q., Ji, S., Zhang, L., Yue, Y., Lv, Z. (2018). Temperature, Stress and Distortion of Ti–6Al–4V Alloy Low-Temperature Friction Stir Welding Assisted by Trailing Intensive Cooling. Transactions of the Indian Institute of Metals, 71 (12), 3003–3009. doi: https://doi.org/10.1007/s12666-018-1401-1
  20. Li, J., Guan, Q., Shi, Y., Guo, D., Du, Y., Sun, Y. (2004). Studies on characteristics of temperature field during GTAW with a trailing heat sink for titanium sheet. Journal of Materials Processing Technology, 147 (3), 328–335. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2003.12.012
  21. Ji, S., Yang, Z., Wen, Q., Yue, Y., Zhang, L. (2018). Effect of Trailing Intensive Cooling on Residual Stress and Welding Distortion of Friction Stir Welded 2060 Al-Li Alloy. High Temperature Materials and Processes, 37 (5), 397–403. doi: https://doi.org/10.1515/htmp-2016-0217
  22. Wibowo, H., Ilman, M. N., Iswanto, P. T., Muslih, M. R. (2017). Control of Distortion by Combined Effect of DC-LSND and TTT in MIG Weld Joints and Its Effect on Residual Stress and Fatigue Behavior. International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering, 17 (06).
  23. Smallman, R. E., Bishop, R. J. (1999). Modern Physical Metallurgy and Materials Engineering. Butterworth-Heinemann. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-7506-4564-5.x5000-9
  24. Digheche, K., Boumerzoug, Z., Diafi, M., Saadi, K. (2017). Influence of heat treatments on the microstructure of welded API X70 pipeline steel. Acta Metallurgica Slovaca, 23 (1), 72–78. doi: https://doi.org/10.12776/ams.v23i1.879
  25. Fattahi, M., Nabhani, N., Hosseini, M., Arabian, N., Rahimi, E. (2013). Effect of Ti-containing inclusions on the nucleation of acicular ferrite and mechanical properties of multipass weld metals. Micron, 45, 107–114. doi: https://doi.org/10.1016/j.micron.2012.11.004
  26. Nako, H., Miyamoto, G., Zhang, Y., Furuhara, T. (2022). Influence of Acicular Ferrite Microstructure on Toughness of Ti-Rare Earth Metal (REM)-Zr Killed Steel. Tetsu-to-Hagane, 108 (5), 295–305. doi: https://doi.org/10.2355/tetsutohagane.tetsu-2021-127
  27. Dhib, Z., Guermazi, N., Gaspérini, M., Haddar, N. (2016). Cladding of low-carbon steel to austenitic stainless steel by hot-roll bonding: Microstructure and mechanical properties before and after welding. Materials Science and Engineering: A, 656, 130–141. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.12.088
  28. Sun, Q., Di, H.-S., Li, J.-C., Wu, B.-Q., Misra, R. D. K. (2016). A comparative study of the microstructure and properties of 800 MPa microalloyed C-Mn steel welded joints by laser and gas metal arc welding. Materials Science and Engineering: A, 669, 150–158. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.05.079
  29. D’Urso, G., Giardini, C., Lorenzi, S., Pastore, T. (2014). Fatigue crack growth in the welding nugget of FSW joints of a 6060 aluminum alloy. Journal of Materials Processing Technology, 214 (10), 2075–2084. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.01.013
  30. Kumar, M., Bhadauria, S. S., Sharma, V. (2022). Effect of tool pin profiles on fatigue crack growth rate of friction stir welded joint of Al alloy 7075-T651. Canadian Metallurgical Quarterly, 1–10. doi: https://doi.org/10.1080/00084433.2022.2160574
Визначення впливу переходних термічних обробок на мінімізування дисторції та покращення втомної поведінки сталевого зварювання

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-31

Як цитувати

Wibowo, H., Surahmanto, F., & Ilman, M. N. (2023). Визначення впливу переходних термічних обробок на мінімізування дисторції та покращення втомної поведінки сталевого зварювання. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12 (124), 37–46. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.285192

Номер

Том 4 № 12 (124) (2023): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Heri Wibowo, Fredy Surahmanto, Mochammad Noer Ilman

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.