Welding of Thermomechanically Rolled Fine-Grain Steel by Different Types of Lasers

• Autorzy: Lisiecki A.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0276

Warianty tytułu

PL

Spawanie stali drobnoziarnistej walcowanej termomechanicznie laserami różnego typu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The autogenous laser welding of 2.5 mm thick butt joints of thermomechanically rolled fine-grain steel grade S420MC was investigated. Butt joints were laser welded by the Yb:YAG Disk laser, emitted a circular laser beam with spot diameter of 200 μm at 1.03 μm wavelength, and also by the high power direct diode laser, emitted a rectangular beam with dimension of 1.8x6.8 mm at 808 nm wavelength. Different welding modes were identified for the lasers applied. The conduction welding mode was observed in whole of the diode laser welding parameters. While high quality joints, without any internal defects and characterized with satisfactory mechanical performance were produced in a wide range of parameters. The butt joints produced by Disk laser were welded at keyhole mode. In this case a slight tendency to weld porosity was found.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu spawania laserowego bez materiału dodatkowego złączy doczołowych ze stali drobnoziarnistej walcowanej termomechanicznie S420MC. Złącza doczołowe spawano laserowe za pomocą lasera dyskowego Yb:YAG, który emituje wiązkę laserową o przekroju kołowym i średnicy ogniska 200 μm przy długości fali promieniowania laserowego 1.03 μm, jak również za pomocą lasera diodowego dużej mocy o prostokatnym kształcie ogniska i długości fali 808 nm. Badania wykazały, że mechanizmy i techniki spawania zastosowanymi laserami są odmienne. W przypadku lasera diodowego w całym zakresie parametrów spawanie odbywało się z utworzeniem jeziorka spoiny. Złącza próbne spawane w szerokim zakresie parametrów charakteryzowały się wysoką jakością, brakiem wad wewnętrznych i wysokimi właściwościami mechanicznymi. Z kolei zastosowanie lasera dyskowego spowodowało, że złącza doczołowe były spawane z utworzeniem kanału parowego, tzw. oczka spoiny. W tym przypadku stwierdzono jednak nieznaczną skłonność do porowatości spoin.

Słowa kluczowe

EN

laser; welding; keyhole; thermomechanically rolled steel; fine grain steel

PL

laser; spawanie; oczko spoiny; walcowanie termomechaniczne; stal drobnoziarnista

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 4
• Strony: 1625--1631
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lisiecki A.

• Silesian University of Technology, Welding Department, 18a Konarskiego Str., 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] A. Lisiecki, Diode laser welding of high yield steel, Proc. of SPIE, 8703, Laser Technology 2012: Applications of Lasers, 223-234, 22 January 2013.
• [2] J. Górka, Analysis of simulated welding thermal cycles S700MC using a thermal imaging camera, Adv. Mat. Res. ISI Proceedings 837, 375-380 (2014).
• [3] K. Krasnowski, Influence of Stress Relief Annealing on Mechanical Properties and Fatigue Strength of Welded Joints of Thermo-Mechanically Rolled Structural Steel Grade S420MC, Arch. Metall. Mater. 54, 1059-1072 (2009).
• [4] Ming Gao, Xiaoyan Zeng, Qianwu Hu, Jun Yan, Laser-TIG hybrid welding of ultra-fine grained steel, J. Mat. Proc. Tech. 209, 785-791 (2009).
• [5] Rajashekhar S. Sharma, Pal Molian, Weldability of advanced high strength steels using an Yb:YAG disk laser, J. Mat. Proc. Tech. 211, 1888-1897 (2011).
• [6] J. Górka, Influence of the maximum temperature of the thermal cycle on the properties and structure of the HAZ of steel S700MC, IOSR J. of Eng. 3, (11), 22-28 (2013).
• [7] J. Bodzenta, A. Kaźmierczak, T. Kruczek, Analysis of thermograms based on FFT algorithm, J. de Physique IV 129, 201-206 (2004).
• [8] A. Klimpel, A. Lisiecki, A. Szymanski, A. P. Hoult, Numerical and experimental determination of weld pool shape during high-power diode laser welding, Proc. of SPIE 5229, Laser Technology VII: Applications of Lasers, 6 Oct. 2003, 247-250, doi:10.1117/12.520726.
• [9] A. Kurc-Lisiecka, W. Ozgowicz, W. Ratuszek, J. Kowalska, Analysis of Deformation Texture in AISI 304 Steel Sheets, Sol. St. Phenomena 203-204, 105-110 (2013).
• [10] W. Sitek, L. A. Dobrzański, Comparison of hardenability calculation methods of the heat-treatable constructional steels, J. Mat. Proc. Tech. 64, (1-3), 117-126 (1995).
• [11] W. Sitek, J. Trzaska, L. A. Dobrzański, Modified Tartagli method for calculation of Jominy hardenability curve, Mat. Sci. Forum 575-578, 892-897 (2008).
• [12] K. Janerka, D. Bartocha, J. Szajnar, J. Jezierski, The carburizer influence on the crystallization process and the microstructure of synthetic cast iron, Arch. Metall. Mater. 55, (3), 851-859 (2010).
• [13] L. A. Dobrzański, A. Grajcar, W. Borek, Microstructure evolution of C-Mn-Si-Al-Nb high-manganese steel during the thermomechanical processing, Mat. Sci. Forum 638, 3224-3229 (2010).
• [14] M. Opiela, A.Grajcar, Hot deformation behavior and softening kinetics of Ti-V-B microalloyed steels, Arch. Civ. Mech. Eng. 12, (3), 327-333 (2012).
• [15] R. Burdzik, Ł. Konieczny, Research on structure, propagation and exposure to general vibration in passenger car for different damping parameters, J. of Vibroengineering 15, (4), 1680-1688 (2013).
• [16] T. Wegrzyn, J. Piwnik, D. Hadrys, Oxygen in Steel WMD after Welding with micro-jet cooling, Arch. Metall. Mater. 58, (4) 1067-1070 (2013).
• [17] T. Wegrzyn, J. Piwnik, R. Wieszała, D. Hadrys, Control over the steel welding structure parameters by micro-jet cooling, Arch. Metall. Mater. 57, (3) 679-685 (2012).
• [18] T. Wegrzyn, J. Piwnik, Low alloy steel welding with micro-jet cooling, Arch. Metall. Mater. 57, (2) 539-543 (2012).
• [19] A. Kazmierczak-Balata et al., Determination of thermal, elastic, optical and lattice parameters of GdCOB single crystals doped with Nd3+ and Yb3+ ions, J. of Alloys and Comp. 481, (1-2), 622-627 (2009).
• [20] L. A. Dobrzański, M. Bonek, M. Piec, E. Jonda, Diode laser modification of surface gradient layer properties of a hot-work tool steel, Mat. Sci. Forum (532-533), 657-660 (2006).
• [21] D. Janicki, Fiber laser welding of nickel based superalloy Rene 77, Proc. SPIE, Laser Technology 2012: Applications of Lasers, 2013, 8703, 87030Q, doi: 10.1117/12.2013428.
• [22] D. Janicki, Fiber laser welding of nickel based superalloy Inconel 625, Proc. SPIE, Laser Technology 2012: Applications of Lasers, 2013, 8703, 87030R, doi: 10.1117/12.2013430.
• [23] A. Lisiecki, Welding of titanium alloy by Disk laser. Proc. of SPIE. 8703, Laser Technology 2012: Applications of Lasers, 87030T (January 22, 2013); doi:10.1117/12.2013431.
• [24] M. Musztyfaga, L. A. Dobrzański, S. Rusz, M. Staszuk, Application examples for the different measurement modes of electrical properties of the solar cells, Arch. Metall. Mater. 59, (1) 247-252 (2014).
• [25] A. Grajcar, M. Rózański, S. Stano, A. Kowalski, B. Grzegorczyk, Effect of Heat Input on Microstructure and Hardness Distribution of Laser Welded Si-Al TRIP-Type Steel, Adv. in Mat. Sci. and Eng. 2014 (2014), Art. ID 658947, http://dx.doi.org/10.1155/2014/658947.
• [26] J. Slania, B. Slazak, M. Fidali, Application of fast fourier transform (FFT) in the analysis of a welding current instantaneous values waveforms during welding with a covered electrode, Arch. Metall. Mater. 59(2), 569-573 (2014).
• [27] R. Burdzik, Ł. Konieczny, Z. Stanik, P. Folega, A. Smalcerz, A. Lisiecki, Analysis of Impact of chosen parameters on the wear of camshaft, Arch. Metall. Mater. 59(3), 961-967 (2014).