Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Przetapianie odlewów precyzyjnych ze stopu Inconel 713C przy zastosowaniu procesów spawalniczych

Adamiec J., Łyczkowska K., Urbańczyk M.

Przegląd Spawalnictwa

|

2018

|

R. 90, nr 5

107--111

PL

Technologia odlewania precyzyjnego charakteryzuje się bardzo dobrym odwzorowaniem skomplikowanych kształtów, jednak ze względu na duże różnice w grubościach ścianek odlewów, a tym samym zmiennej sztywności, w odlewach pojawiają się wady. Do najczęściej spotykanych wad odlewów precyzyjnych zaliczyć należy rzadzizny oraz mikropęknięcia. Do naprawy tych wad można stosować technologie spawalnicze. Stop Inconel 713C jest uważany za trudnospawalny lub nawet niespawalny [1]. Jednak konieczność naprawy odlewów precyzyjnych wymaga podjęcia prób opracowania technologii ich przetapiania i napawania, co umożliwiłoby stosowanie tych procesów w praktyce przemysłowej. W artykule przedstawiono wyniki prób przetapiania różnymi metodami spawalniczymi odlewów precyzyjnych przeznaczonych dla lotnictwa ze stopu Inconel 713C. Stwierdzono, że główną przyczyną decydującą o niepowodzeniu naprawy technologiami spawalniczymi są pęknięcia gorące w obszarze wtopienia. Pęknięcia powstają w wyniku nadtopienia się obszarów międzykrystalicznych na linii wtopienia, a następnie podczas krystalizacji wtopienia, gdzie następnie w wyniku pojawiających sie odkształceń warstewka cieczy międzykrystalicznej ulega rozerwaniu. Stwierdzono, że najlepsze rezultaty napawania umożliwia wykorzystanie technologii LMD (ang. Laser Metal Deposition).

EN

The precision casting technology is characterized by very good reproduction of complex shapes. However, due to the large wall thickness differences of castings and thus variable stiffness, defects appear in the castings. For most frequent defects in precision castings shrinkage porosities and microcracks should be considered. Welding technologies can be used to repair these defects. The Inconel 713C alloy is considered as a difficult-to-weld or even impossible-to-weld. However, the need to repair precision castings requires attempt to develop technology for their remelting and padding, which would allow the use of these technologies in industrial practice. This paper shows the results of remelting attempts by various methods of welding for disclosed defects in precision castings intended for aviation. It was found that the main reason behind the failure to repair casting defects by welding technologies are hot cracks in the fusion area. These cracks occur as a result of intergranular areas overmelt in the fusion line. Then, during the crystallization of remelting or weld overlay, as a result of appearing deformations, the intergranular liquid film breaks. It was found that the best results of the pad welding allows the use of LMD (Laser Metal Deposition) technology.

2

Pękanie gorące złączy spawanych – badania i symulacje numeryczne

Kik T., Slováček M., Moravec J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2018

|

R. 90, nr 5

125--130

PL

W artykule przedstawione zostały prace nad opracowaniem metod obliczeniowych pozwalających określać skłonność złączy spawanych do pękania gorącego przy zastosowaniu analiz numerycznych procesów spawania metodą elementów skończonych. Opisane metody obliczeniowe opracowane zostały w oparciu o stosowane z powodzeniem od dłuższego czasu w przemysłowych aplikacjach narzędzie obliczeniowe, jakim jest SYSWELD. Zestawione ze sobą zostały wyniki rzeczywistych prób Houldcrofta, jak i analiz numerycznych tych przypadków. Zasygnalizowano również konieczność dalszego prowadzenia prac nad rozwojem tego ciekawego, a zarazem potrzebnego obszaru wiedzy, który jesteśmy w stanie rozwiązać również za pomocą analiz numerycznych.

EN

In this paper, works on the new calculation methods development for welds hot cracking prediction using Finite Element Method numerical analyses of welding processes were presented. Described calculation methods are based on a modern FEM software SYSWELD which has been successfully used for a long time in industrial applications. Results from the real Houldcroft welding tests and numerical analyses were compared. It was also notified that this very interesting and necessary knowledge area, which we can solve with FEM calculations and which need to be still developed.

3

Ocena skłonności do pękania gorącego w warunkach wymuszonych odkształceń złączy spawanych stopu Inconel 617

Konieczna N., Adamiec J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2018

|

R. 90, nr 5

37--40

PL

Rozwój przemysłu energetycznego uwarunkowany jest wieloma czynnikami, do których przede wszystkim należy polityka Unii Europejskiej zobowiązująca przemysł do obniżenia emisji zanieczyszczeń NOx, CO2, SO2 do atmosfery. Podwyższenie parametrów pary jest możliwe dzięki zastosowaniu zaawansowanych materiałów, do których należą stopy niklu. Pomimo ich wysokich właściwości mechanicznych w wysokiej temperaturze, stopy niklu należą do materiałów trudnospawalnych ze względu na pojawiające się pęknięcia gorące w spoinie oraz strefie wpływu ciepła. W artykule przedstawiono wyniki badań skłonności stopu niklu Inconel 617, który jest przeznaczony na krytyczne elementy kotła energetycznego. Badania obejmują próby technologicznego spawania w warunkach wymuszonego odkształcenia w obecności gazu obojętnego elektrodą wolframową. W próbie wyznaczono wielkość odkształcenia oraz próg kruchości wysokotemperaturowej. Uzupełnieniem badań była analiza mikrostruktury płyt próbnych z obszaru pęknięcia za pomocą mikroskopu świetlnego oraz elektronowego mikroskopu skaningowego.

EN

The development of power industry depends on variety factors, which primarily include European Union policy that obliges the industry to reduce emission of NOx, CO2, S02 to the atmosphere. The increase of steam parameters is possible due to the use of advanced materials, which include nickel alloys. Despite their good mechanical properties at high temperatures, nickel alloys are difficult to weld due to the occurrence of hot cracks in the weld and the heat affected zone (HAZ). The article presents the results of susceptibility to hot cracking of Inconel 617 alloy, which is intended for critical elements of power boiler. The investigations include technological welding tests during forced deformations in the presence of inert gas with a tungsten electrode. In Transvarestraint test the amount of determination and the high temperature brittleness threshold were determined. Additionally, microanalysis tests sheets from cracking area by light microscope (LM) and scanning electron microscope (SEM) were done.

4

Charakterystyka napoin wykonanych technologią Laser Metal Deposition

Łyczkowska K., Adamiec J., Urbańczyk M.

Przegląd Spawalnictwa

|

2018

|

R. 90, nr 5

121--124

PL

W artykule przedstawiono wyniki prób napawania proszkowego z użyciem wiązki laserowej (LMD – ang. Laser Metal Deposition) wykonanych w Instytucie Spawalnictwa w Gliwicach. Technologia LMD umożliwia wytworzenie funkcjonalnych powłok o ulepszonych właściwościach mechanicznych, a dodatkowo pozwala na minimalizację kosztów poprzez naprawę elementu, zapobiegając tym samym kosztownej wymianie. Badania prowadzone były na precyzyjnie odlewanych łopatkach pracujących w gorącej części silnika. Badania obejmowały analizę makro i mikrostruktury napoiny, materiału podłoża i strefy wpływu ciepła. Praktyka przemysłowa potwierdza, że stop Inconel 713C jest materiałem trudnospawalnym ze skłonnościami do pękania gorącego, jednak otrzymane wyniki dowodzą, że zminimalizowanie ilości wprowadzanego ciepła do materiału eliminuje powstawanie pęknięć umożliwiając tym samym jego naprawę.

EN

This paper presents the results of pad welds made by laser metal deposition technology (LMD) in Institute of Welding in Gliwice. LMD technology allows for the creation of functional coatings with improved mechanical properties and additionally allows minimizing costs by repairing the element and preventing expensive replacement. The tests were conducted on precisely cast test blades working in the hot part of the engine. The studies included analyses of the macro- and microstructure of the pad welds, the base materials, and the heat-affected zones. The industrial practice confirms that the Inconel 713C alloy is a low-weldability material with hot cracking tendencies, however, the obtained results prove that minimizing the amount of heat entering the material eliminates the formation of cracks, thus enabling its repair.

5

Skłonność do pękania gorącego złączy spawanych z nadstopu niklu Inconel 617

Konieczna N., Adamiec J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2017

|

R. 89, nr 5

17--22

PL

W pracy przedstawiono wyniki oceny skłonności do pękania gorącego nadstopu niklu Inconel 617. Badania przeprowadzono na blachach o grubości 1, 3 oraz 5 mm wykorzystując próbę Houldcrofta w warunkach zmiennej sztywności złącza. W próbie Houldcrofta, używając nietopliwej elektrody w osłonie gazów obojętnych, wykonano przetopienia stopu Inconel 617 z materiałem dodatkowym i bez materiału dodatkowego. W próbie wyznaczono wskaźnik A rozumiany jako stosunek długości pęknięcia do długości próbki, który jest wyrażany w procentach. Badania zostały uzupełnione o analizę metalograficzną i fraktograficzną, mikroanalizę składu chemicznego EDS z powierzchni pęknięcia oraz powierzchni prostopadłej do kierunku spawania. Uzyskane wyniki pozwoliły na opisanie mechanizmu pękania złączy spawanych z nadstopu niklu Inconel 617.

EN

The paper presents the results of the propensity of hot cracking of the nickel superalloy Inconel 617. The tests were carried out on nickel sheets with a thickness of 1, 3 and 5 mm using a Houldcroft’s test in variable stiffness of the welded joint. In Houldcroft’s test by using tungsten electrode in inert gas, remelting alloy Inconel 617 with additional material without additional material were made. In test the indicator A was designated, understood as the ratio of the crack length to the length of the sample, which is expressed as a percentage. Studies have been complemented by metallographic and fractography analysis, also made microanalysis of the chemical composition EDS of the crack surface and the surface, which is perpendicular to the direction of welding. The results allowed to describe the hot cracking mechanism of welded joints of nickel superalloy Inconel 617.

6

Zakres kruchości wysokotemperaturowej złączy spawanych stopu Inconel 625

Turowska A., Adamiec J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2015

|

R. 87, nr 10

104--107

PL

Stopy niklu ze względu na dobre właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach, wysoką odporność na pełzanie oraz odporność na utlenianie znalazły zastosowanie m.in. w przemyśle energetycznym i lotniczym. Głównym problemem podczas spawania tych stopów są pęknięcia gorące, które mogą wystąpić zarówno w spoinie jak i strefie wpływu ciepła. Dyskwalifikują one złącze spawane do użytkowania i o ile to możliwe, wymagają naprawy. Za główną przyczynę pękania gorącego uważa się obniżenie plastyczności metalu w zakresie kruchości wysokotemperaturowej (ZKW) oraz odkształcenia złącza spawanego podczas spawania. Szerokość zakresu kruchości wysokotemperaturowej zależy od właściwości materiału oraz warunków spawania, tj. parametrów spawania, geometrii złącza, cyklu cieplnego, kształtu i sztywności konstrukcji. W pracy wykonano technologiczną próbę transvarestraint, która umożliwiła wyznaczenie zakresu kruchości wysokotemperaturowej stopu Inconel 625 oraz wskaźników odporności materiału na pękanie gorące: progu pękania, krytycznej prędkości odkształcenia i krytycznej temperaturowej intensywności odkształcenia. W celu określenia mechanizmu pękania gorącego przeprowadzono badania metalograficzne i fraktograficzne na podstawie których stwierdzono, że pękanie gorące przebiega w zakresie temperatur ZKW w wyniku rozerwania cienkiej warstewki cieczy po granicach kryształów narastających w spoinie.

EN

Nickel alloys, due to their good mechanical properties in elevated temperature, high creep resistance and oxidation resistance, are used in power and aircraft industries. The main difficulty during welding of nickel alloys are hot cracks, which can appear in weld and heat affected zone. Hot cracks cause disqualification of welded joints to using and should be repair if it is possible. The main reason of hot cracks formulation is decrease in metal ductility in high-temperature brittleness range (HTBR) and metal deformation during welding. Width of HTBR depend on material properties and welding condition i.e. welding parameters, joint geometry, thermal cycle, shape and stiffness of weld. In this paper transvarestrain test was performed. This test allows to determine the width of the range of high- temperature brittleness HTBR, threshold, critical strain speed of the weld CSS and critical temperature strain intensity CST.Metallographic and fractographic research enabled to define mechanism of hot cracking. It was found that hot cracks formulate as a results of disruption of liquid film on crystals boundaries.

7

Ocena skłonności do pękania gorącego stali 304H

Turowska A., Adamiec J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2015

|

R. 87, nr 5

40--44

PL

Określenie skłonności do pękania spoin ze stali 304H jest istotne dla opracowania technologii spawania i napawania stali. Pęknięcia gorące powstają w odlewach, spoinie i strefie wpływu ciepła, w pewnym zakresie temperatury, zwanym zakresem kruchości wysokotemperaturowej (ZKW). W pracy podjęto badania, które obejmowały: ustalenie temperatury likwidus i solidus, wyznaczenie temperatury utraty wytrzymałości NST (Nil-Strength. Temperature), temperatury utraty plastyczności NDT (Nil-DuctilityTemperature) i temperatury odzyskania plastyczności DRT (Ductility. Recovery. Temperature). Uzyskane wyniki umożliwiły określenie zakresu kruchości wysokotemperaturowej dla stali 304H. Przeprowadzono również badania metalograficzne i fraktograficzne, które pozwoliły na poznanie mechanizmu powstawania pęknięć gorących w stali. Na tej podstawie opracowano technologię łączenia doczołowego spawanych rur ożebrowanych zapewniającą spełnienie wymagań klasy „B” zgodnie z PN-EN ISO 5817.

EN

Defining the susceptibility to hot cracking of steel 304H magnesium alloy welds is essential for elaborating welding and pad welding technology. Hot cracks arise in casts, weld and heat affected zone, in certain range of temperatures, called Brittle Temperature Range (BTR). This paper contains research covering: defining liquidus and solidus temperatures, determining Nil- Strength Temperature (NST), Nil-Ductility Temperature (NDT) and Ductility Recovery Temperature (DRT). Acquired results enabled to define Brittle Temperature Range of steel 304H. There have been also conducted metallographic and fractographic research, which enabled to get to know the mechanism of hot cracks arising in this steel. Based on results, technology of butt welding of finned tubes that meet the requirements of class B specified in PN-EN ISO 5817 was worked out.

8

Hot cracking of nickel-based superalloy turbine blade

Rakoczy Ł., Tuz L., Pańcikiewicz K.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2015

|

Vol. 41, no. 4

181--188

EN

The aim of this study was to present the hot cracking behavior of a blade originating from a turbine blade segment. The crack was induced by a gas tungsten arc welding process, and the research material was a MAR-M247 nickel based superalloy. This alloy is considered to be difficult to weld because of its high tendency to crack. Light microscopy and scanning electron microscopy show the occurrence of cracking in the melted zone, heat-affected zone, and base alloy. A scanning electron microscopy investigation revealed that cracks are propagated by stresses and liquation of the low temperature constituent.

PL

Celem pracy była analiza mikrostrukturalna pęknięcia gorącego na powierzchni łopatki z segmentu van cluster. Pęknięcie powstało w wyniku oddziaływania skoncentrowanego źródła ciepła, jakim był łuk elektryczny jarzący się w osłonie argonu. Łopatka została wykonana z nadstopu na osnowie niklu o nazwie handlowej MAR-M247. W przypadku konwencjonalnych metod spawania jest on uważany za trudno spawalny. Przeprowadzono badania makrostruktury i mikrostruktury za pomocą mikroskopii świetlnej i skaningowej. Na podstawie wykonanych badań stwierdzono występowanie pęknięć ciągłych zarówno w obszarze przetopionym, strefie wpływu ciepła, jak i materiale rodzimym. Obserwacje za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej pozwoliły na stwierdzenie, że pęknięcie propagowało w wyniku naprężeń, jak również likwacji niskotopliwych składników mikrostruktury.

9

Research on the Assessment of Selected Austenitic Stainless Steels Hot Crack Susceptibility

Tuz L., Pańcikiewicz K., Tasak E., Adamiec J., Góral T.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2014

|

Vol. 58, No. 6

17--22

EN

The article presents the results concerning hot crack susceptibility of selected steels having an austenitic structure. The tests were based on the analysis of the chemical composition of these steels and utilising special stations for the Transvarestraint tests and the Blanchet method. During the tests it was possible to observe cracks in the liquid-solid area. The results obtained indicate the existence of an area free from solidification cracks for a certain strain value at a pre-set welding rate. It was also possible to observe the absence of a distinct boundary between such areas, which was reflected in the crack length.

PL

W artykule przedstawiono wyniki oceny skłonności do pęknięć gorących wybranych stali o strukturze austenitycznej. Badania przeprowadzono w oparciu o analizę składu chemicznego tych stali oraz wykorzystując specjalne stanowiska dla próby Transvarestraint i metody Blancheta. Obserwowano występowanie pęknięć w obszarze ciekło stałym. Uzyskane wyniki wskazują na istnienie obszaru, gdzie przy pewnej wartości odkształcenia przy zadanej prędkości spawania, nie ma pęknięć krystalizacyjnych oraz obszaru ich występowania. Stwierdzono, że nie istnieje wyraźna granica pomiędzy tymi obszarami, co znajduje odzwierciedlenie w długości pęknięcia.

10

Fracture mechanisms in steel castings

Stradomski Z., Stachura S., Stradomski G.

Archives of Foundry Engineering

|

2013

|

Vol. 13, iss. 3

88--91

EN

The investigations were inspired with the problem of cracking of steel castings during the production process. A single mechanism of decohesion – the intergranular one – occurs in the case of hot cracking, while a variety of structural factors is decisive for hot cracking initiation, depending on chemical composition of the cast steel. The low-carbon and low-alloyed steel castings crack due to the presence of the type II sulphides, the cause of cracking of the high-carbon tool cast steels is the net of secondary cementite and/or ledeburite precipitated along the boundaries of solidified grains. Also the brittle phosphor and carbide eutectics precipitated in the final stage solidification are responsible for cracking of castings made of Hadfield steel. The examination of mechanical properties at 1050°C revealed low or very low strength of high-carbon cast steels.

11

Pękanie gorące spoin odlewniczych stopów magnezu w warunkach zmiennej sztywności

Kierzek A., Adamiec J.

Spajanie Materiałów Konstrukcyjnych

|

2011

|

Nr 2 (12)

34--37

PL

Stopy magnezu dzięki niskiej gęstości oraz korzystnych właściwościach wytrzymałościowych znajdują coraz szersze zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. Stosowane są m. in. na odlewy wielkogabarytowe do form piaskowych, odlewy ciśnieniowe i precyzyjne, W tego rodzaju odlewach często występują wady odlewnicze, takie jak: rzadzizny. niedolania i pęknięcia, szczególnie w odlewach wielkogabarytowych. Niezgodności te można usuwać poprzez spawanie lub napawanie naprawcze, najczęściej metodą TIG. Główną trudnością przy spawaniu stopów magnezu jest ich skłonność do pękania gorącego w trakcie krystalizacji. Celem pracy była ocena skłonności do pękania gorącego stopów magnezu podczas spawania w warunkach zmiennej sztywności. Opisano wyniki badań skłonności do pęknięć gorących spoin naprawczych ze stopów: AZ91, ZRE1, WE43 i MSRB. Zakres pracy obejmował próbę Houldcrofta i badania metalograficzne. Stwierdzono, że najmniejszą skłonność do pęknięć gorących wykazuje stop MSRB.

12

The influence of construction factors on the weldability of AZ91E alloy

Adamiec J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 3

769-778

EN

Magnesium alloys, together with aluminum and titanium alloys, are a member of the group of light alloys that are of the greatest practical importance in construction applications. Magnesium alloys are currently used in mass sand-mould castings, high-pressure castings, and precision castings. Magnesium alloy casting defects (misrun, micro-shrinkage and cracks) are frequently found, particularly in the case of mass castings. These defects can be repaired with surfacing and welding methods that are common practice in foundries. The purpose of this work was to assess the impact of construction factors on the weldability of AZ91E alloy. Various tests were conducted: transvarestraint tests to determine the range of high-temperature brittleness, critical speed of strain and critical temperature intensity of weld strain under the conditions of forced strain; the Fisco test, which simulates welding under the conditions of permanent stiffening of the weld; and the Houldcroft test, which simulates variable strain distribution found in the weld. One concluded that the strain of castings is characteristic of the process of pad welding and welding. Assessment of susceptibility of AZ91E alloy to cracking under the conditions of forced strain (transvarestraint test) allows to determine the width of the range of high-temperature brittleness HTBR, critical strain speed of the weld CSS and critical temperature strain intensity CST. These parameters are the criteria of hot cracking of welds from AZ91E alloy, therefore, they are indicators of the assessment of the alloy's weldability. Castings from AZ91 E alloys with constant rigidity should be classified as easily weldable. On the other hand, variable rigidity of the casting, resulting from e.g. diverse thickness of the walls, causes significant increase of the alloy's susceptibility to hot cracking. Thermal treatment of gravity castings affects weldability of AZ91E alloy. Gravity castings from AZ91E alloy should therefore be pad welded or welded by TIG method, filler metal with chemical composition similar to the basic material after supersaturation with linear energy of the arc in the range from 3.0 kJ/cm to 4.0 kJ/cm.

PL

Stopy magnezu, obok stopów aluminium i stopów tytanu, wchodzą w skład grupy stopów lekkich, które mają największe znaczenie praktyczne w zastosowaniach konstrukcyjnych. Stopy magnezu stosowane są obecnie na odlewane do form piaskowych odlewy wielkogabarytowe, odlewy wysokociśnieniowe oraz odlewy precyzyjne. W odlewach ze stopów magnezu często występują wady odlewnicze (niedolania, rzadzizny oraz pęknięcia), szczególnie w odlewach wielkogabarytowych. Wady te naprawiane są metodami napawania i spawania. Jest to praktyka powszechnie stosowana w odlewniach. Celem pracy była ocena wpływu czynników konstrukcyjnych na spawalności stopu AZ91E. Przeprowadzono próbę "transvarestraint", która umożliwiła ocenę skłonności do pękania złączy w warunkach wymuszonego odkształcenia odlewu, próbę Fisco, która symuluje spawanie w warunkach silnego usztywnienia złącza oraz próbę Houldcrofta symulującą zmienne odkształcenie złącza. Stwierdzono, że odkształcenie odlewów jest charakterystyczne dla procesu napawania i spawania. Ocena skłonności do pękania gorącego stopu AZ91E w warunkach wymuszonego odkształcenia (próba transvarestraint) umożliwia wyznaczenie szerokości zakresu kruchości wysokotemperaturowej ZKW, krytycznej szybkości odkształcenia złącza CSS oraz krytycznej temperaturowej intensywności odkształcenia CST. Parametry te stanowią kryteria pękania gorącego spoin ze stopu AZ91E, a zatem są wskaźnikami oceny spawalności stopu. Odlewy ze stopów AZ91 E o stałej sztywności należy zaliczyć do łatwo spawalnych. Natomiast zmienna sztywność odlewu wynikająca np. ze zróżnicowanej grubości ścianek powoduje znaczny wzrost skłonności stopu do pękania gorącego. Obróbka cieplna odlewów grawitacyjnych wpływa na spawalność stopu AZ91E. Odlewy grawitacyjne ze stopu AZ91E należy napawać lub spawać metodą TIG, spoiwem o zbliżonym składzie chemicznym do materiału podstawowego, po przesycaniu energią liniową łuku w zakresie od 3,0 kJ/cm do 4,0 kJ/cm.

13

Evaluation of susceptibility to hot cracking of magnesium alloy joints in variable stiffness condition

Kierzek A., Adamiec J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2011

|

Vol. 56, iss. 3

759-767

EN

Magnesium alloys, due to their low density and advantageous resistance properties, are being increasingly used in automotive and aircraft industries. It is connected with the desire for vehicles mass lowering and fuel consumption decreasing. One of the development directions of magnesium alloys is the increase of creep resistance, which allows for usage at higher temperatures. The following property is possible to acquire thanks to alloy additions such as: rare-earth elements and zirconium. Almost 90% of used magnesium alloys are casting alloys: precision castings are most frequently used in automotive industry and gravity ones in aircraft industry. After the process of casting, some defects can be visible in the material, e.g. misruns or microshrinkages, but they are repaired with the use of overlay welding and other welding techniques. The main criteria of magnesium alloys weldability assessment is their susceptibility to hot cracking, which constitute the greatest difficulty during welding, and their overlay welding capacity. This paper presents the evaluation of the influence of technological factors on magnesium alloys susceptibility to hot cracking. For that purpose, several tests of joint welding in variable stiffness conditions (Houldcroft test) and metallographic examination had been made. The examination was carried out on three magnesium alloys suitable to work at elevated temperatures: ZRE1, WE43 and MSRB and, for comparison, on the most frequently used for gravity castings - AZ91 alloy, in cast state and for two alternatives of heat treatment.

PL

Stopy magnezu, dzięki swojej niskiej gęstości i korzystnym właściwościom wytrzymałościowym znajdują coraz większe zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym. Jest to związane z dążeniem do obniżenia masy pojazdów oraz ze zmniejszeniem zużycia paliwa. Jednym z kierunków rozwoju stopów magnezu jest zwiększenie odporności na pełzanie, co umożliwi stosowanie wyższych temperatur eksploatacji. Właściwość tę uzyskuje się poprzez dodatki stopowe takie jak: pierwiastki ziem rzadkich oraz cyrkon. Prawie 90% stosowanych stopów magnezu to stopy odlewnicze, po procesie odlewania w materiale mogą pojawić się niedolania i rzadzizny. Wady te naprawiane są z zastosowaniem technik napawania i spawania. W trakcie spawania stopów magnezu wykazują one skłonność do pękania na gorąco. Pęknięcia gorące powstają w zakresie kruchości wysokotemperaturowej. Dlatego też głównym kryterium oceny spawalności stopów magnezu jest ich skłonność do pękania na gorąco. W pracy przedstawiono ocenę wpływu czynników technologicznych na skłonność do pękania gorącego stopów magnezu. W tym celu przeprowadzono prý spawania w warunkach zmiennej sztywności złącza oraz wykonano badania metalograficzne. Próbę Houldcrofta wykonano na popularnym stopie AZ91 z dodatkiem cynku i aluminium oraz stopach o zwiększonej odporności na pełzanie: ZRE1, WE43 oraz MSRB, dla dwóch wariantów obróbki cieplnej oraz w stanie lanym.

14

Properties of WE-43 magnesium alloy in high-temperature brittle range

Adamiec J.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

569-572

EN

Nowadays, magnesium alloys are used for casting into sand moulds of huge dimensional castings, high-pressure castings and precise casings. In castings of magnesium alloys defects or inconsistencies often appear (like casting misruns, porosities and cracks) particularly in the huge dimensional castings. Such defects are mended with the use of padding and welding. The welding techniques can be applied by using weld material consisting of magnesium alloy, as well as for regeneration of alloys after excessive wear. Nevertheless, the number of the repaired castings, which were permitted for use, is not satisfactory for a profitable production. The main reasons for wear are the cracks appearing during welding in brittleness high-temperature range. This paper contains research covering: defining liquidus and solidus temperatures, determining nil-strength temperature (NST), nil-ductility temperature (NDT) and ductility recovery temperature (DRT). Acquired results enabled to define brittle temperature range of WE-43 magnesium alloy.

PL

Stopy magnezu stosowane są obecnie na odlewane do form piaskowych odlewy wielkogabarytowe, odlewy wysokociśnieniowe oraz odlewy precyzyjne. W odlewach ze stopów magnezu często występują wady odlewnicze (niedolania, rzadzizny oraz pęknięcia), szczególnie w odlewach wielkogabarytowych. Wady te naprawiane są z zastosowaniem technik napawania i spawania. Techniki spawalnicze mogą być również stosowane w przypadku łączenia elementów ze stopów Mg oraz do regeneracji odlewów po ich zużyciu eksploatacyjnym. Liczba odlewów naprawianych oraz konstrukcji spawanych ze stopów magnezu, dopuszczanych do eksploatacji, jest niezadowalająca, co często czyni produkcję nieopłacalną. Główną tego przyczyną są pęknięcia odlewów lub konstrukcji, powstające w procesie spawania w zakresie kruchości wysokotemperaturowej. W pracy podjęto badania, które obejmowały: ustalenie temperatury likwidus i solidus, symulację cyklu cieplnego w SWC, wyznaczenie temperatury utraty wytrzymałości NST, temperatury utraty plastyczności NDT i temperatury odzyskania plastyczności DRT. Uzyskane wyniki umożliwiły określenie zakresu kruchości wysokotemperaturowej dla stopu WE-43.

15

Influence of Heat Treatment on Susceptibility to Hot Cracking of Magnesium Alloy EN-MCMgRE3Zn2Zr

Adamiec J., Kierzek A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 1

69-78

EN

Alloy EN-MCMgRE3Zn2Zr is gravity casted to sand casting moulds and is used mainly in aviation industry and car industry. In castings of magnesium alloy inconsistencies in form of porosities or misruns often appear. Such defects are repaired with the use of overlay welding and welding techniąues. Main difficulty during welding magnesium alloys is their susceptibility to cracking in crystallization. These cracks are results of effects proceeded in Brittleness Temperaturę Rangę (BTR). It is temperaturę rangę between liąuidus temperaturę and loss ductility temperaturę i.e. temperaturę on heating at which the ductility of materiał drops to zero. Technological factors, which decide above BTR are: welding condition and structure of cast formed in casting and heat treatment. Metallurgical factors are: chemical composition of alloys, chemical reaction during welding and morphology of joint. Constructional factors, such as shape of casting mould, his specific stiffness (ąuotient Young's modulus and density) decide about size of stresses and deformation accompanying formation of joint weld. In this paper an assessment is presented of the influence of technological, metallurgical and constructional factors and, in particular, the influence of heat treatment on the size and character of high-temperature brittleness range of the casted magnesium alloy EN-MCMgRE3Zn2Zr. The rangę of research included overlay welding and welding tests, metallographic research and the assessment of the mechanical properties in crystallisation temperaturę rangę. It was stated that EN-MCMgRE3Zn2Zr alloy is in a group of well weldable alloys with the use of tungsten inert gas welding, independently of the conducted heat treatment. A repair technology of the gravity castings madę of EN-MCMgRE3Zn2Zr was worked out.

PL

Stop magnezu EN-MCMgRE3Zn2Zr jest odlewany grawitacyjnie do form piaskowych. Stosowany jest najczęściej w przemyśle lotniczym i samochodowym. Po procesie odlewania w materiale mogą pojawić się niedolania i rzadzizny. Wady te naprawiane są z zastosowaniem technik napawania i spawania. Główną trudnością praktyczną przy spawaniu i napawaniu stopów magnezu jest ich skłonność do pękania gorącego w procesie krystalizacji. Pęknięcia te są wynikiem zjawisk zachodzących w tzw. zakresie kruchości wysokotemperaturowej (BTR), rozumianym jako zakres temperatur pomiędzy temperaturą likwidus a temperaturą utraty plastyczności, tj temperaturą podczas nagrzewania, w której plastyczność materiału zmierza do zera. Czynnikami technologicznymi decydującymi o BTR są warunki spawania określające ilości wprowadzonego ciepła, a zarazem decydujące o szybkości chłodzenia odlewu oraz struktura odlewu kształtowana w procesie odlewania i obróbki cieplnej odlewów. Do czynników metalurgicznych wpływających na BTR zaliczyć należy: skład chemicznych stopu, reakcje chemiczne zachodzące podczas spawania oraz morfologię struktury złącza. Na wielkość naprężeń i odkształceń towarzyszących powstawaniu złącza mają wpływ czynniki konstrukcyjne m.in. forma odlewu i jego sztywność właściwa rozumiana jako iloraz modułu Younga i gęstości (E/p). W pracy przedstawiono ocenę wpływu czynników technologicznych, metalurgicznych i konstrukcyjnych na wielkość i charakter zakresu kruchości wysokotemperaturowej odlewniczych stopów magnezu. Badania obejmowały próby napawania i spawania, badania metalograficzne oraz wyznaczenie temperaturowego zakresu kruchości.

16

Evaluation of Susceptibility to Hot Cracking of WE43 Magnesium Alloy Welds in Transvarestraint Test

Ścibisz B., Adamiec J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2010

|

Vol. 55, iss. 1

131-141

EN

In castings of magnesium alloys defects or inconsistencies often appear (like casting misrun, porosities and cracks) particularly in the huge dimensional castings. Such defects are mended with the use of padding and welding. The welding techniąues can be applied by using weld materiał consisting of magnesium alloy, as well as for regeneration of alloys after excessive wear. Nevertheless, the number of the repaired castings, which were permitted for use, is not satisfactory for a profitable production. The main reasons for wear are the cracks appearing during welding in brittleness high-temperature rangę. This work in combination with industrial tests of casting welding shows that the causes of high-temperature brittleness are the partial tears of the structure and the hot cracks of both the castings and the welded and padded joints. Such phenomena should be treated as irreversible failures caused by the process of crystallisation that is in the area of co-existence of the solid and liąuid structural constituent. The assessment of the resistance to hot fractures was conducted on the basis of the transvarestriant trial. The transvarestriant trial consists of changing the strain during welding. It was stated that the rangę of the high-temperature brittleness is very broad, which significantly limits the application of the welding techniąues to join or mend the elements madę of alloy WE43. The brittleness is caused mainly by metallurgical factors, i.e., precipitation of inter-metal phases from the solid solution.

PL

W odlewnictwie stopów magnezu często występują wady oraz niezgodności odlewnicze (np.: niedolewy, porowatość oraz pęknięcia), szczególnie przy odlewaniu elementów wielkogabarytowych. Takie wadą są naprawiane poprzez napawanie oraz spawanie. Technologie te można zastosować zarówno do naprawy nowych odlewów, jak i do regeneracji nadmiernie zużytych elementów. Niemniej jednak liczba naprawionych odlewów, które zostały dopuszczone do użytku nie jest satysfakcjonująca dla opłacalnej produkcji. Główną przyczyna zużycia są pęknięcia powstające podczas spawania w zakresie kruchości wysokotemperaturowej. Niniejsza praca, w połączeniu z próbami technologicznymi spawanych odlewów pokazuje, że przyczyną pęknięć w zakresie kruchości wysokotemperaturowej jest częściowe rozerwanie struktury i pęknięcia gorące w odlewach oraz złączach spawanych i napawanych. Takie zjawisko powinno być traktowane jako nieodwracalne uszkodzenie spowodowane procesem krystalizacji obszarów współistnienia fazy stałej i ciekłej. Do oceny odporności na pękanie gorące wykorzystano próbę transvarestraint. Polega ona na zmianie odkształcenia podczas spawania. Stwierdzone zostało, że szerokość zakresu kruchości wysokotemperaturowej jest bardzo duża, co znacząco ogranicza zastosowanie technik spawalniczych do łączenia oraz naprawy elementów wykonanych ze stopu magnezu WE43. Kruchość jest spowodowana gównie przez czynniki metalurgiczne, np.: wydzielanie się fazy międzymetalicznej z roztworu stałego.

17

Cracks in high-manganese cast steel

Chojecki A., Telejko I.

Archives of Foundry Engineering

|

2009

|

Vol. 9, iss. 4

17-22

EN

The reasons which account for the formation of in service cracks in castings made from Hadfield steel were discussed. To explain the source of existence of the nuclei of brittle fractures, the properties of cast steel were examined within the range of solidification temperatures, remembering that feeding of this material is specially difficult, causing microporosity in hot spots. This creates conditions promoting the formation of microcracks which tend to propagate during service conditions involving high dynamic stresses, and explains why the cracks are mainly characterized by a brittle nature. The reason for crack formation in service are micro-porosities formed during casting solidification.