Properties of welded joints made in high strength steel using laser technology

• Autorzy: Ślęzak T. , Śnieżek L.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0009.9484

Warianty tytułu

PL

Właściwości połączeń spawanych stali wysokowytrzymałej wykonanych z wykorzystaniem technologii laserowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The usage of high strength steels (HSS) provides numerous benefits in the form of the cross- section area reduction causing weight decrease, improvement in exploitation parameters and in result positive financial effect. The most advantageous results are observed in the parts loaded by tensile stresses. The factors most influencing the fatigue strength of the metals, especially the steels of high value of yield point, are stress concentration in the originated geometrical notches, local changes of the stress state or the microstructure of paternal material. Improvement in the fatigue behaviour of HSS steels can be achieved by changing the commonly used technique for high-energy joining technology, namely laser beam welding. Relatively narrow welds and reduced heat-affected zone (HAZ) have minimized the residual stresses and distortions. The paper presents the results of the studies focused on mechanical properties of welded joints of high strength fine-grained steel S960QL. There was investigated the impact of heat input on the microstructure, microhardness- and residual stresses in the weld and HAZ. The crucial part is devoted to the fatigue research and fractographic investigation of the fatigue ruptures of laser-made welds. There were also found in the origins the cause of crack initiation.

PL

Zastosowanie stali wysokowytrzymałych HSS (high strength steels) w konstrukcjach stalowych powoduje liczne korzyści, do których możemy zaliczyć obniżenie przekroju poprzecznego stosowanych profili powodującego ograniczenie masy własnej konstrukcji oraz poprawę parametrów użytkowych, dających w efekcie końcowym pozytywny wynik ekonomiczny zarówno na etapie produkcji, jak ieksploatacji. Najlepsze rezultaty są obserwowane w przypadku struktur silnie obciążonych naprężeniami rozciągającymi lub zginającymi. Szczególnie wrażliwe na działanie różnego rodzajów karbów są stale o wysokiej granicy plastyczności, co negatywnie wpływa na ich właściwości zmęczeniowe. Czynnik oddziałujący na te właściwości w przypadku spoin to koncentracja naprężenia spowodowana karbem geometrycznym, zmianami strukturalnymi oraz wprowadzeniem spawalniczych naprężeń własnych. Poprawa właściwości zmęczeniowych może zostać osiągnięta poprzez zmianę technologii łączenia na techniki wysokoenergetyczne, do których zaliczamy spawanie wiązką laserową. Relatywnie wąska spoina oraz ograniczony zasięg strefy wpływu ciepła (SWC) minimalizują występujące naprężenia własne oraz deformacje spawalnicze. W pracy zostały zaprezentowane wyniki badań ukierunkowane na ocenę właściwości mechanicznych połączeń spawanych wysokowytrzymałej drobnoziarnistej stali konstrukcyjnej S960QL wykonanych techniką laserową. Dokonano oceny wpływu ilości doprowadzonego ciepła podczas spawania na mikrostrukturę, mikrotwardość i naprężenia własne w spoinie i SWC. Główna część pracy poświęcona jest badaniom zmęczeniowym oraz faktograficznym powierzchni przełomów badanych połączeń spawanych wykonanych wiązką laserową. Określona została również przyczyna inicjacji pękania w źródłach pęknięć zmęczeniowych.

Słowa kluczowe

EN

mechanics; fatigue life; high strength steel; laser welding

PL

mechanika; trwałość zmęczeniowa; stale wysokowytrzymałe; spawanie laserowe

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 66, nr 1
• Strony: 55--66
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Ślęzak T.

• Military University of Technology Faculty of Mechanical Engineering, 2 Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

autor

Śnieżek L.

• Military University of Technology Faculty of Mechanical Engineering, 2 Kaliskiego Str., 00-908 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. Günther H.P., Use and Application of High-Performance Steels for Steel Structures (Structural Engineering Documents 8), IABSE, 2005.
• 2. High-strength and ultra-high-strength heavy plates, Information on www.voestalpine.com.
• 3. Goss Cz., Marecki P., Test results of low cycle fatigue life of WELDOX 900 steel, Biuletyn WAT, vol. 57, no. 1, Warsaw, 2008, pp. 89-99 (in Polish).
• 4. Glodeža S. et al., Fatigue and fracture behaviour of high strength steel S1100Q, Engineering Failure Analysis, vol. 16, Issue 7, October 2009, pp. 2348-2356.
• 5. Klimpel A., Luksa K., Warcaba L., Szorek T., Kielbasinski A., Robotic GMA welding of S690 and S960 butt joints, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji, vol. 30, no. 3, Poznan, 2010, pp. 59-68 (in Polish).
• 6. Willms R., High strength steel for steel constructions, Proceedings of the Nordic Steel Construction Conference (NSCC 2009), September 2-4, Malmö, Sweden, 2009.
• 7. Miki C., Homma K., Tominaga T., High strength and high performance steels and their use in bridge structures, Journal of Constructional Steel Research, vol. 58, 2002, pp. 3-20.
• 8. EN-1011-6:2006, Welding — Recommendations for welding of metallic materials, Part 6: Laser beam welding.
• 9. Mazanek K., Śnieżek L., Ślęzak T., Fatigue research of welded joints of high strength S960QL steel, Biuletyn WAT, vol. 57, no. 1, Warsaw, 2013, pp. 253-269 (in Polish).
• 10. Ślęzak T., Śnieżek L., Fatigue Properties and Cracking of High Strength Steel S1100QL Welded Joints, Key Engineering Materials, vol. 598, 2014, pp. 237-242.
• 11. EN ISO 9015-2:2011. Destructive tests on welds in metallic materials — Hardness testing — Microhardness testing of welded joints.
• 12. Śnieżek L. et al., Analiza trwałości zmęczeniowej rurociągu przemysłowego (in Polish), Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa, 2010.
• 13. ASTM E 606-04. Standard Practice for Strain-Controlled Fatigue Testing, 2005

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).