Characteristics of Nd:YAG laser welded joints of dual phase steel

• Autorzy: Węglowski M. S. , Kwieciński K. , Krasnowski K. , Jachym R.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka złączy ze stali typu Dual Phase spawanych laserem typu Nd:YAG

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Examination results of microstructure, mechanical properties, fatigue strength and residual stresses of laser welded joints in dual phase HDT580X steel have been presented. The main goal of these studies was to verify whether Nd:YAG laser welding without filler metal can be used for welding of dual phase steel. In the frame of this investigation the microstructure has been studied by optical and scanning microscopy. Mechanical properties have been analysed by tensile, bend and hardness tests. Additionally fatigue tests and residual stress measurements were carried out. The results revealed that the HDT 580X steel is characterized by good laser weldability. The tensile strength of welded joints is at the same level as that of the base metal and the maximum hardness does not exceed 343 HV. The microstructure of welded joints is mainly composed of lath martensite in the weld and a mixture of lath martensite, bainite and ferrite in the heat affected zone (HAZ). The fatigue class FAT was determined, which is equal to 284 MPa and 150 MPa for base material and welded joint, respectively. Residual stresses determined by the hole drilling method and the videoextensometer were: [...]= 573 MPa and [...]=-126 MPa.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań strukturalnych, własności mechanicznych, oraz badań zmęczeniowych i pomiarów naprężeń własnych złączy spawanych wiązka laserową ze stali typu Dual Phase (HDT580X). Celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie możliwości wykonania prawidłowych złączy spawanych laserowo przy użyciu lasera typu Nd:YAG bez materiału dodatkowego. Ocenę budowy strukturalnej złączy przeprowadzono przy użyciu mikroskopu optycznego i skaningowego, a materiału podstawowego dodatkowo przy użyciu transmisyjnego mikroskopu elektronowego. Badania własności mechanicznych obejmowały próby statycznego rozciągania, zginania i pomiarów twardości. Dodatkowo przeprowadzono badania zmęczeniowe i pomiary naprężeń własnych. Przeprowadzone badania wykazały, że stal HDT 580 X jest łatwo spawalna przy użyciu wiązki lasera Nd:YAG. Wytrzymałość złączy była na poziomie materiału rodzimego. Maksymalna twardość w obszarze spoiny wynosiła 343 HV. Struktura spoiny składała się głównie z martenzytu listwowego, a SWC z mieszaniny martenzytu listwowego, bainitu i ferrytu. Kategoria zmęczeniowa FAT dla materiału podstawowego wyniosła 284 MPa, a dla złącza spawanego 150 MPa. Do wyznaczenia poziomu naprężeń własnych zastosowano zmodyfikowaną metodę otworkową. Pomiary odkształceń przeprowadzono przy użyciu wideoekstensometru. Naprężenia główne wyniosły [...]= 573 MPa, [...]= –126 MPa.

Słowa kluczowe

EN

dual phase steel; Nd:YAG; fatigue; video extensometer

PL

stal dwufazowa; zmęczenie; naprężenia

• Wydawca: Springer ; Wrocław University of Science and Technology
• Czasopismo: Archives of Civil and Mechanical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 9, no 4
• Strony: 85--97
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Węglowski M. S.

autor

Kwieciński K.

autor

Krasnowski K.

autor

Jachym R.

• Institute of Welding, Testing of Materials Weldability and Welded Constructions Department, Błogosławionego Czesława 16–18, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] Hamm L.: Stahl–ein zukunftsträchtiger Werkstoff im Karosseriebau?, Proc. IISI 27th Annual Meeting and Conference, Paris, 1993.
• [2] Bleck W.: Cold rolled high strength sheet steels for auto applications, JOM, No. 7, 1996, pp. 26–31.
• [3] Kuziak R., Kawalla R., Waengler S.: Advanced high strength steels for automotive industry, Archives of Civil and Mechanical Engineering, Vol. 8, No. 2, 2008, pp. 103–117.
• [4] Svensson L.E., Larsson J.K.: Welding and joining of high performance car bodies, Steel World (UK), Vol. 7, No. 7, 2002, pp. 21–32.
• [5] Kang C.Y., Han T.K., Lee B.K., Kim J.K.: Characteristics of Nd:YAG Laser Welded 600 MPa Grade TRIP and DP Steel, Materials Science Forum, Vol. 539–543, 2007, pp. 3967–3972.
• [6] Dilthey U., Ghandehari A., Bleck W., Budak I.: Mechanical-technological properties of beam welded high and ultra high strength steels, Zeitschrift für Metallkunde, Vol. 92, No. 3, 2001, pp. 221–225.
• [7] Krizan D., Waterschoot T., Koruk A.L., De Coman B.C.: Bake hardening of laser welded Dual Phase steel, Steel Research, Vol. 74, No. 10, 2003, pp. 639–645.
• [8] Nagasaka A., Sugimoto K.I., Kobayashi M., Makii K.: Press formability of YAG laser welded TRIP/DP tailored blanks, J. Phys. IV France, Vol. 115, 2004, pp. 251–258.
• [9] Anand D., Chen D.L., Bhole S.D., Andreychuk P., Boudreau G.: Fatigue behavior of tailor (laser)-welded blanks for automotive applications, Materials Science and Engineering A, Vol. 420, 2006, pp. 199–207.
• [10] Sarwar M., Priestner R., Ahmad E.: Influence of martensite volume fraction on fatigue limit of Dual Phase steel, Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 11, No. 3, 2002, pp. 274–277.
• [11] Brand M., Siegele D.: Numerical simulation of distortion and residual stresses of dual phase steel weldments, Welding in the World, Vol. 51, No. 9–10, 2007, pp. 56–62.
• [12] Kustroń P., Rutkowska – Gorczyca M., Ambroziak A., Lachowicz M.: Microstructure of welds of modern steel DP600 applied in automotive industry, Proceedings of XXXVI Materials Engineering School, Kraków–Krynica 2008, pp. 203–207.
• [13] EN 10336:2007 – Continuously hot-dip coated and electrolytically coated strip and sweet of multiphase steels for cold forming. Technical delivery conditions.
• [14] EN ISO 15614-11:2002 – Specification and qualification of welding procedures for metallic materials. Welding procedure test. Part 11: Electron and laser beam welding.
• [15] Ito I., Besssyo K.: Weldability formula of high strength steels. IIW document IX-576-68.
• [16] EN 895:1995 – Destructive tests on welds in metallic materials – Transverse tensile test.
• [17] EN 10002-1:2001 – Metallic materials. Tensile testing. Part 1: Method of test at ambitne temperature.
• [18] EN 910:1999 – Destructive tests on welds in metallic materials – Bend tests.
• [19] Hobbacher A.: Recommendations for fatigue design of welded joints and components revision of XIII-1539-96 / XV-845-96, IIW document XIII-2151-07/XV-1254-07.
• [20] ASTM Standard E837-92 Standard test method for Determining Residual Stresses by the Hole-Drilling strain-Gage Method.
• [21] Gupta P., Ghosh P.K., Nath S.K., Ray S.: Resistance spot weldability of plain carbon and low alloy dual phase steels, Zeitschrift für Metallkunde, Vol. 81, No. 7, 1990, pp. 502–508.
• [22] EN ISO 13919-1:1996 – Welding. Electrons and laser beam welded joints. Guidance on quality levels for imperfections – Part 1: Steel.
• [23] Sędek P.: Modification of the hole-drilling method of residual stress measurement (Part 1) (In Polish), Welding Institute Bulletin, Vol. 37, No. 3, 1993, pp. 36–39.