The effect of laser welding parameters of duplex steel on fatigue life of joints without geometric notch in the form of face and root

• Autorzy: Sołtysiak R.

Warianty tytułu

PL

Wpływ parametrów spawania laserowego stali typu DUPLEX na trwałość zmęczeniową złączy z usuniętym karbem geometrycznym w postaci lica i grani

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A geometrical and a structural notch effect have the main influence on the local stress and strain concentration in the welded joints. These factors have a significant influence on the fatigue life of welded joints. This paper presents the results of the fatigue life tests of laser-welded joints of DUPLEX 2205 steel, taking into account the structural notch. The geometric notch in the form of face and root was removed. The Nd-YAG disk laser was used to weld butt joints. The welding process was conducted using two different parameters of welding without using additional material. The parameters were chosen based on previous studies (according to PN-EN ISO 15614-11:2005). In the study of the fatigue life of laser-welded joints, the geometric notch was ground out. Based on this research, the effect of welding parameters on the fatigue life was not observed. The fatigue cracks initiation and propagation occurred in the base materials in all cases. In addition, the results of the fatigue life of welded joints were related to the fatigue life of the samples taken from the parent material.

PL

W połączeniach spawanych występują lokalne spiętrzenia odkształceń spowodowane głównie geometrią złącza (karb geometryczny) jak również niejednorodnością strukturalną (karb strukturalny). Czynniki te mają znaczący wpływ na trwałość zmęczeniową złącza. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki prób zmęczeniowych złączy spawanych laserowo ze stali typu DUPLEX 2205 z uwzględnieniem karbu strukturalnego. Karb geometryczny w postaci lica i grani spoiny usunięto. Złącza spawane czołowo wykonano przy użyciu lasera dyskowego typu Nd-YAG bez materiału dodatkowego dla dwóch różnych parametrów spawania. Parametry zostały dobrane na podstawie wcześniejszych badań (zgodnie z PN-EN ISO 15614-11: 2005) przeprowadzonych na złączach wykonanych kilkunastoma różnymi parametrami spawania. W badaniach trwałości zmęczeniowej połączeń spawanych laserowo pominięto karb geometryczny. Pozwoliło to na określenie optymalnych parametrów spawania laserowego stali typu DUPLEX 2205 ze względu na trwałość zmęczeniową powstałej podczas spawania struktury złącza. Dodatkowo otrzymane wyniki trwałości zmęczeniowych złączy spawanych odniesiono do trwałości zmęczeniowej próbek pobranych z materiału rodzimego.

Słowa kluczowe

EN

laser welding; fatigue life; duplex steel; stainless steel; welding parameters

PL

spawanie laserowe; trwałość zmęczeniowa; stal duplex; stal nierdzewna; parametry spawania

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2015
• Tom: no. 3
• Strony: 103--112
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Sołtysiak R.

• University of Technology and Life Sciences, Faculty of Mechanical Engineering, Bydgoszcz

Bibliografia

• 1. Boehm L.: New Engineering Processes in Aircraft Construction, Application of Laser-Beam and Friction Stir Welding, Glass Physics and Chemistry, Vol. 31, No. 1, 2005, pp. 27–29.
• 2. Hobbacher A.: Kierunki rozwoju techniki spawania i łączenia w wykonawstwie wyrobów niezawodnych i ekonomicznych, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, Nr 2/2004, s. 22–33.
• 3. Konuk A.R, RGKM Aarts, Huis A.J in’t Veld, Sibillano T., Rizzi D., Ancona A.: Process control of stainless steel laser welding using an optical spectroscopic sensor, Phys Procedia 2011;12:744–51.
• 4. Sołtysiak R.: Effect of laser welding parameters of DUPLEX 2205 steel welds on fatigue life. Solid State Phenomena Vol. 223 (2015) , pp. 11–18.
• 5. Cui C.Y., Cui X.G., Ren X.D., Liu TT., Hu J.D., Wang Y.M., Microstructure and microhardness of fiber laser butt welded joint of stainless steel plates, Materials and Design 49 (2013), pp. s761–765.
• 6. Yang Y., Wang Z., Tan H., Hong J., Jiang Y., Jiang L., Li J.: Effect of a brief post-weld heat treatment on the microstructure evolution and pitting corrosion of laser beam welded UNS S31803 duplex stainless steel, Corrosion Science 65 (2012), pp. 472–480.
• 7. Taban E., Kaluc E.: Welding behaviour of DUPLEX and SUPERDUPLEX stainless steels using laser and plasma arc welding processes, Welding In The World, Peer-reviewed Section 07/08 2011 Vol. 55, pp. 48–57.
• 8. Muthupandi V., Srinivasan P.B., Seshadri S.K., Sunderasan S.: Effect of weld metal chemistry and heat input on the structure and properties of duplex stainless steel welds, Materials Science & Engineering: A, Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing, 2003, vol. 358,no. 1–2, pp. 9–16.
• 9. Karlsson L., Tolling J.: Experiences and new possibilities in welding duplex stainless steels. Proc., IIW Regional Congress on Welding and Related Inspection Technologies, South Africa, 2006.
• 10. Saeid T., Abdollah-Zadeh A., Assadi H., Malek Ghaini F.: Effect of friction stir welding speed on the microstructure and mechanical properties of a duplex stainless steel, Materials Science & Engineering: A, Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing, 2008, vol. 496, no. 1–2, pp. 262–268.
• 11. Stergiou V., Papadimitriou G.D.,:Effect of an electron beam surface treatment on the microstructure and mechanical properties of SAF 2205 joints produced with electron beam welding, Journal of Materials Science, (2012) 47, pp. 2110–2121.
• 12. PN-EN ISO 15614-11: 2005 Specification and qualification of welding procedures for metallic materials – Welding procedure test – Part 11: Electron and laser beam welding.
• 13. PN-EN 1993-1-9: 2007 Eurocode 3: Design of steel structures – Part 1–9: Fatigue.
• 14. Vidal C., Infante V.: Fatigue Behavior of Friction Stir-Welded Joints Repaired by Grinding, Journal of Materials Engineering and Performance (2014) 23, pp. 1340–1349.