Laser welding of ferritic stainless steel 1.4509 used in the manufacturing of catalyst housings and diesel particulate filters

• Autorzy: Lisiecki Aleksander , Rokita Zbigniew , Ginalski Dariusz , Kośny Andrzej , Pakieła Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2022.3/1

Warianty tytułu

PL

Spawanie laserowe stali nierdzewnej ferrytycznej 1.4509 stosowanej na obudowy katalizatorów i filtrów cząstek stałych pojazdów spalinowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article discusses the results of tests as well as quality assessments of test joints made of tubes having a nominal thickness of 1.5 mm, a rectangular cross-section and a width of 140 mm and a length of 240 mm, made of ferritic stainless steel grade 1.4509 with the addition of microagents and used in the production of catalyst housings and diesel particulate filters. Test joints were made using a prototype line equipped with a TruDisk 2002 disk laser (TRUMPF) at a ROCH production plant in Tarnowskie Góry. The tests involved the preparation of an experimental batch of tubes. The tubes used in the tests were subjected to various procedures, i.e. only to laser welding (5 specimens), to the rolling of the weld surface after laser welding (5 specimens) and to the additional heat treatment of the joint area after welding (5 specimens). Most of the test welded joints represented high quality level B and were characterised by tensile strength not lower than that of the base material as well as by high plasticity confirmed in the Erichsen cupping test. However, slight undercuts of the weld root revealed in the tests indicated the risk of the partial lack of penetration or the formation of excessive undercuts in the production process. The foregoing necessitates the strict application of the welding procedure and, in particular, the ensuring of the high precision of laser beam positioning and accuracy when preparing sheet edges before welding.

PL

W artykule opisano wyniki badań i oceny jakości złączy próbnych rur o grubości nominalnej 1,5 mm, przekroju prostokątnym i szerokości 140 mm oraz długości 240 mm ze stali nierdzewnej ferrytycznej z mikrododatkami gatunku 1.4509, przeznaczonych do wytwarzania obudów katalizatorów i filtrów cząstek stałych. Złącza próbne wykonano za pomocą prototypowej linii z laserem dyskowym TRUMPF TruDisk 2002 w zakładzie produkcyjnym ROCH w Tarnowskich Górach. Do badań przygotowano partię doświadczalną rur bezpośrednio po spawaniu laserowym, z rozwalcowaną powierzchnią spoiny oraz po dodatkowej obróbce cieplnej obszaru złącza. Większość badanych złączy próbnych charakteryzuje się wysokim poziomem jakości B, wytrzymałością na rozciąganie nie niższą od materiału rodzimego oraz wysoką plastycznością, potwierdzoną w próbie tłoczności. Jednak ujawnione nieznaczne podtopienia grani spoiny wskazują na ryzyko wystąpienia częściowego braku przetopienia lub nadmiernych podtopień w procesie produkcyjnym. Z tego względu konieczne jest ścisłe stosowanie procedury spawania, w szczególności zapewnienie wysokiej precyzji pozycjonowania wiązki laserowej oraz dokładności przygotowania krawędzi blach do spawania.

Słowa kluczowe

EN

laser welding; disk laser; microstructure; ferritic stainless steel

PL

spawanie laserowe; laser dyskowy; mikrostruktura; ferrytyczna stal nierdzewna

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 66, No. 3
• Strony: 7--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lisiecki Aleksander

• Silesian University of Technology, Department of Welding, Gliwice

autor

Rokita Zbigniew

• ROCH Sp. z o. o.

autor

Ginalski Dariusz

• ROCH Sp. z o. o.

autor

Kośny Andrzej

• ROCH Sp. z o. o.

autor

Pakieła Wojciech

• Department of Engineering Materials and Biomaterial

Bibliografia

• [1] Li G.J., Liu X.L.: Literature review on research and development of automotive lightweight technology. Mater. Sci. Technol., 2020, no. 28, pp. 47– 61.
• [2] Ohjoon K., Lee K.Y., Kim G.S., Chin K.G: New trends in advanced high strength steel developments for automotive application. Mater. Sci. Forum, 2010, no. 884, pp. 136–141.
• [3] Goss C., Marecki P., Muszyński T., Torzewski J.: Badania porównawcze połączeń spawanych ze stali wysoko wytrzymałych stosowanych na konstrukcje pojazdów specjalnych. TTS Technika Transportu Szynowego, 2015, vol. 22, no. 12, pp. 572–575.
• [4] Holzner A.: Spawanie wysokowytrzymałych drobnoziarnistych stali konstrukcyjnych metodą MAG drutami proszkowymi. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2011, no. 4, pp. 39–48.
• [5] Grajcar A.: Technologie łączenia wysokowytrzymałych blach stalowych dla motoryzacji. Stal, Metale & Nowe Technologie, 2016, 9–10, pp. 39–43.
• [6] Kumar N., Mukherjee M., Bandyopadhyay A.: Comparative study of pulsed Nd:YAG laser welding of AISI 304 and AISI 316 stainless steels. Optics & Laser Technology, 2017, no. 88, pp. 24–39.
• [7] Das A., Fritz R., Finut M., Masters I.: Blue laser welding of multi-layered AISI 316L stainless steel micro-foils. Optics & Laser Technology, 2020, no. 132, 106498.
• [8] Alhajhamoud M., et al.: Laser Welding of 316L Austenitic Stainless Steel in an Air and a Water Environment. Materials, 2022, no. 15, 2248.
• [9] Mokhtari M., Pommier P., Balcaen Y., Alexis J.: Laser Welding of AISI 316L Stainless Steel Produced by Additive Manufacturing or by Conventional Processes. J. Manuf. Mater. Process., 2021, no. 5, pp. 136.
• [10] Lisiecki A., Kurc-Lisiecka A.: Automated laser welding of AISI 304 stainless steel by disk laser. Arch. Metall. Mater., 2018, vol. 63, no. 4, pp. 1663–1672.
• [11] Landowski M., Świerczyńska A., Rogalski G., Fydrych D.: Autogenous Fiber Laser Welding of 316L Austenitic and 2304 Lean Duplex Stainless Steels. Materials, 2020, no. 13, pp. 2930.
• [12] Pańcikiewicz K., Świerczyńska A., Hućko P., Tumidajewicz M.: Laser Dissimilar Welding of AISI 430F and AISI 304 Stainless Steels. Materials, 2020, no. 13, pp. 4540.
• [13] Kurc-Lisiecka A., Lisiecki A., Juroszek W.: Spawanie laserowe złączy blach ze stali AISI 316. STAL Metale & Nowe Technologie, 2016, no. 11–12, pp. 40–44.
• [14] Kurc-Lisiecka A.: Spawanie laserowe złączy doczołowych z austenitycznej stali nierdzewnej AISI 304. STAL Metale & Nowe Technologie, 2018, no. 11–12, pp. 69–73,
• [15] Topolska S., Łabanowski J.: Effect of microstructure on impact toughness of duplex and superduplex stainless steels. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 2009, no. 36, pp. 142–149.
• [16] Brytan Z., Vademecum stali nierdzewnej, Stowarzyszenie Stali Nierdzewnej, 2018.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).