Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of arc stud welding parameters on the microstructure and mechanical properties of AA6061 and AA5086 aluminium alloys

Razzaq M. K. A., Abood A. N.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2021

|

Vol. 108, nr 1

24--34

EN

Purpose: This paper aims to investigate the effect of arc stud welding (ASW) process parameters on the microstructure and mechanical properties of AA6061-T6 and AA5086-H116 joint. Design/methodology/approach: ASW process was done with argon as a shielding gas. Optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM), and X-Ray Diffraction (XRD) were employed to investigate the influence of welding current, welding time, and gas flow-rate on the microstructure of the fusion zone (FZ). Torque strength and Microhardness tests were used to evaluate the mechanical properties of the welded joints. Findings: OM and SEM showed a cellular dendritic structure with equiaxed zone and columnar dendritic are forming at welding zone and weld interface. XRD analysis showed the precipitation of Mg2Si and Al3Mg2 in the similar and dissimilar joints. Similar ASW of AA6061-T6/AA6061-T6 recorded 19 N.m torque strength, while dissimilar welding of AA6061-T6/AA5086-H116 registered 23 N.m. With increasing heat input, grains in Fusion Zone (FZ) and Heat Affected Zone (HAZ) coarsen and the hardness in both zones decreased. The hardness of similar weldments indicated a remarkable softening of FZ, while lower hardness values were registered in HAZ of dissimilar weldments. Softening of both weldments is due to the dissolution of the strengthening precipitates. Hot cracks exist with similar weldments, while no cracks evidence with dissimilar weldments. Research limitations/implications: The main challenge in this work was how to minimize porosity level and how to avoid hot crack in the FZ. Practical implications: The application of ASW with ceramic ferrule has an important role in different production areas such as; automobile industry, aircraft applications, and appliances industry. Originality/value: Study the effect of welding current, welding time, and gas flow-rate of ASW process on microstructure and mechanical properties of AA6061-T6 and AA5086-H116 joint.

2

Study of solidification behaviour and mechanical properties of arc stud welded AISI 316L stainless steel

Abass M. H., Alali M. S., Abbas W. S., Shehab A. A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2019

|

Vol. 97, nr 1

5--14

EN

Purpose: This paper aims to investigate the impact of arc stud welding (ASW) process parameters on the microstructure and mechanical properties of AISI 316L stainless steel stud/plate joint. Design/methodology/approach: The weld performed using ASW machine. The influence of welding current and time on solidification mode and microstructure of the fusion zone (FZ) was investigated using optical microscope and scanning electron microscope (SEM). Microhardness and torque strength tests were utilised to evaluate the mechanical properties of the welding joint. Findings: The results showed that different solidification modes and microstructure were developed in the FZ. At 400 and 600 A welding currents with 0.2 s welding time, FZ microstructure characterised with single phase austenite or austenite as a primary phase. While with 800 A and 0.2 s, the microstructure consisted of ferrite as a primary phase. Highest hardness and maximum torque strength were recorded with 800 A. Solidification cracking was detected in the FZ at fully austenitic microstructure region. Research limitations/implications: The main challenge in this work was how to avoid the arc blow phenomenon, which is necessary to generate above 300 A. The formation of arc blow can affect negatively on mechanical and metallurgical properties of the weld. Practical implications: ASW of austenitic stainless steel are used in multiple industrial sectors such as heat exchangers, boilers, furnace, exhaust of nuclear power plant. Thus, controlling of solidification modes plays an important role in enhancing weld properties. Originality/value: Study the influence of welding current and time of ASW process on solidification modes, microstructure and mechanical properties of AISI 316 austenitic stainless steel stud/plate joint.

3

Solidification process of sintered AISI 316L austenitic stainless steel powder modified with boron-containing master alloy

Skałoń M., Hebda M., Nykiel M., Szewczyk-Nykiel A., Kazior J.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 2

194--198

EN

Sintered AISI 316L austenitic stainless steel powder modified with boroncontaining master alloy micropowder was investigated. Master alloy amount was precisely calculated to assure boron amount in resulting alloy on 0,4 wt % level, added through 24 h mixing in Turbula™ mixer to assure good uniform distribution of master alloy in the base powder. Such amount of boron provides high final densification of sinter but leaves almost continuous network of borides surrounding grains. Sintering was performed at 1240°C in pure hydrogen. The main goal of investigation was to understand and thoroughly describe solidified phases along with their solidification process to obtain in this way data useful for their further transformation. Investigation was focused on solidification process of liquid eutectic phase appearing during sintering. The calorimetric tests were used for determined exo- and endothermic reactions occurring during sintering process, while the dilatometric tests were mainly adopted to discover the start of intensified sintering process which occurs when liquid phase appears. The phase identification was carried out through SEM EDS examination. Porosity and microstructural observations were performed using light microscope in metallographic cross-section. All the received data was compared with thermodynamic simulation solidification process performed in Thermo- Calc® software. Simulation was carried out according to Scheil-Gulliver Modified solidification model (TCFE6 database was used) with backdiffusion of boron and carbon. Two-step solidification process of complex borides was found and described. The combined data from DSC, SEM EDS and Thermo-Calc® simulation confirmed presence of (Cr, Fe)2B and (Mo, Cr, Fe)2B borides. As a result a very good correlation was obtained between thermodynamic simulation effects and investigation results.

PL

Przeprowadzono badania proszku spiekanej austenitycznej stali nierdzewnej AISI 316L modyfikowanej borem wprowadzonym w postaci mikroproszku zaprawy. Ilość dodanej zaprawy została dobrana tak, by ilość boru w mieszance proszków była równa 0,4% cięż. W celu zapewnienia równomiernego rozprowadzenia boru w mieszance, zastosowano mieszanie w mieszalniku typu Turbula®. Czas mieszania mieszanek proszków wynosił 24 godziny. Zaproponowana ilość boru zapewnia pożądane, wysokie zagęszczenie kształtki po spiekaniu – otrzymywana gęstość spieku jest zbliżona do gęstości materiału litego. Modyfikacja składu proszku austenitycznej stali nierdzewnej przyczyniła się do wydzielenia borków na granicach ziaren. Spiekanie przeprowadzono w temperaturze 1240°C w atmosferze czystego wodoru. Głównym celem badań było wyjaśnienie i opisanie mechanizmów konsolidacji proszków stali nierdzewnej. W pracy skoncentrowano się głównie na procesie krzepnięcia eutektyki po procesie spiekania. Przeprowadzone badania kalorymetryczne pozwoliły na wyznaczenie efektów egzo-, a także endotermicznych towarzyszących procesowi spiekania. Badania dylatometryczne pozwoliły między innymi na wskazanie temperatury, w której pojawia się faza ciekła w trakcie nagrzewania do temperatury izotermicznego spiekania. Pośrednia identyfikacja wydzielonych faz została przeprowadzona za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego z przystawką EDS. Otrzymane wyniki badań porównano z wynikami symulacji termodynamicznej przeprowadzonej za pomocą oprogramowania Thermo-Calc. Symulacja została przeprowadzona zgodnie ze zmodyfikowanym modelem krzepnięcia wg Scheila-Gullivera (została użyta baza TCFE6) z uwzględnieniem dyfuzji w fazie stałej pierwiastków międzywęzłowych, tj. boru i węgla. Zaobserwowano i opisano dwuetapowy proces krzepnięcia złożonych borków. Zebrane dane z DSC, SEM EDS i symulacji termodynamicznej Thermo-Calc potwierdzają obecność borków (Cr, Fe)2B o sieci ortogonalnej oraz (Mo, Cr, Fe)2B o sieci tetragonalnej. Zaobserwowano i wyjaśniono zmiany składu chemicznego wydzielonych borków. Uzyskano bardzo dobrą korelację między otrzymanymi efektami symulacji termodynamicznych a rzeczywistymi wynikami badań.

4

Model krzepnięcia stopu dwuskładnikowego w pionowej próbie lejności

Sowa L., Bokota A.

Archiwum Odlewnictwa

|

2003

|

R. 3, nr 10

193--198

PL

W pracy zaproponowano modele matematyczny i numeryczny procesu krzepnięcia stopu dwuskładnikowego w cylindrycznym kanale próby lejności. Uwzględniono wzajemną zależność zjawisk cieplnych, dyfuzyjnych i przepływowych. W modelu założono, że istnieją fazy: ciekła, przejściowa i stała. Dyfuzja masy i rozprowadzanie domieszki mają miejsce tylko w fazie ciekłej i przejściowej. Sprzężenie zjawisk cieplnych i dyfuzyjnych uwzględniono zmianą od stężenia temperatury likwidusu. Parametry termofizyczne stopu (AlCu4), przyjęte do obliczeń, uzależniono od temperatury. Zadanie rozwiązano metodą elementów skończonych w sformułowaniu Petrova-Galerkina.

EN

Mathematical and numerical models of the solidification process of two-component alloy in a cylindrical channel of fluidity test have been proposed in the paper. In the mathematical model the interdependence between thermal, diffusion and fluid flow phenomena has been taken into consideration. Taking into account solidification of a two-component material, the liquid phase, mushy zone and the solid phase have been assumed. Diffusion of a mass and solute distribution has taken place only into the liquid phase and in the mushy zone. Coupling of thermal and diffusion phenomena has been taken into consideration by change of the liquidus temperature, with respect to solute concentration, on a growing front of solid. The changes in the thermophysical parameters of alloy (AlCu4), with respect to the temperature, has been taken into account. The problem has been solved by the finite element method in Petrov-Galerkin formulation.

5

Micro/macro model of solidification using the control volume method

Mochnacki B., Ciesielski M.

Archiwum Odlewnictwa

|

2002

|

R. 2, nr 4

161--166

EN

In the paper the control volume method is applied for numerical modelling of thermal processes proceeding in the solidifying casting. The model belongs to the group of the 2nd generation ones (the micro/macro approach). The domain considered is covered by the mesh of control volumes. The control volumes correspond to the final shape of grains, while their central points to the position of crystal nuclei. The numerical model of crystallization process bases on the control volume method (CVM). In the final part of the paper the example of computations is shown.

PL

W pracy przedstawiono algorytm wykorzystujący metodę bilansów elementarnych do modelowania procesów cieplnych w krzepnącym odlewie. Model należy do tzw. modeli II generacji (podejście mikro/makro). Rozważany obszar pokryto siatką objętości kontrolnych, których kształt odpowiada końcowemu kształtowi ziaren, natomiast punkty centralne tych objętości odpowiadają położeniu zarodków krystalizacji. Algorytm numeryczny bazuje na pewnej odmianie metody bilansów. W końcowej części pracy zamieszczono przykład obliczeń numerycznych.

6

Model krzepnięcia złożonego geometrycznie odlewu z wykorzystaniem kombinowanej metody elementów brzegowych

Majchrzak E.

Krzepnięcie Metali i Stopów

|

1998

|

nr 36

33--40

PL

W pracy przedstawiono rozważania teoretyczne, opis algorytmu numerycznego oraz przykłady obliczeń ilustrujące możliwości wykorzystania tzw. kombinowanego wariantu metody elementów brzegowych do numerycznej symulacji krzepnięcia odlewu (rozważano zadanie płaskie). Metoda kombinowana została przedstawiona przez Currana, Crossa i Lewisa w pracy [1], natomiast niniejszy artykuł prezentuje jej rozszerzenie na obszary niejednorodne o zmiennych, zależnych od temperatury parametrach termofizycznych.