Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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.

2

Parametric optimization of dissimilar delding of AISI 409 ferritic stainless steel to AISI 316L austenitic stainless steel by using PCA method

Ghosh N., Kumar P., Nandi G.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2016

|

Vol. 75, nr 1

24--33

EN

Purpose: Taguchi design has been adopted in order to identify optimal parametric combination for desired quality of weld. Microscopy was conducted to study the effect of welding input process parameters (welding current, gas flow rate and nozzle to plate distance) on MIG weld microstructures of AISI 409 ferritic stainless steel and AISI 316L austenitic stainless steel. Design/methodology/approach: A plan of experiments based on Taguchi technique has been used. Findings: The present work is planned to investigate some perspectives of GMAW dissimilar joints between AISI 409, a ferritic stainless steel and AISI 316L a austenitic stainless steel. Research limitations/implications: The main objective of the present study was to apply the Taguchi method to establish the optimal set of control parameters for the welding. The Taguchi method is employed to determine the optimal combination of design parameters, including: current, gas flow rate and nozzle to plate distance. the observed data have been interpreted, discussed and analyzed by considering yield strength , ultimate tensile strength and percentage of elongation combined with use of principal component analyses (pca) method. Practical implications: Dissimilar welding is the joining between two different materials by any welding process. Dissimilar weld has made considerable attention in many fields, such as in ship industries and nuclear power plant. Originality/value: The result computed is in form of contribution from each parameter, through which optimal parameters are identified for maximum tensile strength and percentage elongation. This paper presents new results of optimization using principal component analyses.

3

Parametric optimization of MIG welding on 316L austenitic stainless steel by Taguchi method

Ghosh N., Pal P. K., Nandi G.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2016

|

Vol. 79, nr 1

27--36

EN

Purpose: Taguchi design has been adopted in order to identify optimal parametric combination for desired quality of weld. Design/methodology/approach: A plan of experiments based on Taguchi technique has been used. An orthogonal array, signal to noise (S/N) ratio and analysis of variance (ANOVA) are employed to study the welding characteristics of material & optimize the welding parameters. Findings: The welding investigators have always been in search for better quality of weldment. In present work, effect of current, gas flow rate and nozzle to plate distance on quality of weld in metal gas arc welding of Austenitic stainless steel AISI 316L has been studied through experiment and analyses. Butt welded joints have been made by several levels of current, gas flow rate and nozzle to plate distance. The result computed is in form of contribution from each parameter, through which optimal parameters are identified for maximum tensile strength and percentage elongation. Research limitations/implications: The main objective of the present study was to apply the Taguchi method to establish the optimal set of control parameters for the welding. The Taguchi method is employed to determine the optimal combination of design parameters, including: current, gas flow rate and nozzle to plate distance. Practical implications: Weld quality mainly depends on features of bead geometry, mechanical-metallurgical characteristics of the weld as well as on various aspects of weld chemistry and these features are expected to be greatly influenced by various input parameters like current, voltage, electrode stick-out, gas flow rate, edge preparation, position of welding, welding speed and many more in metal inert gas (MIG) welding. Moreover, the cumulative effect of the mentioned quality indices determines the extent of joint strength that should meet the functional aspects of the weld in practical field of application. Therefore, preparation of a satisfactory good quality weld seems to be a challenging job. Originality/value: The result computed is in form of contribution from each parameter, through which optimal parameters are identified for maximum tensile strength and percentage elongation. This paper presents new results of optimization using Taguchi method.

4

Surface Modification Of Implants For Bone Surgery

Marciniak J., Szewczenko J., Kajzer W.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3

2123-2129

EN

The study discusses the methods of surface modification methods for AISAI 316 L steel and Ti6Al4V ELI titanium alloy, dedicated to complex design implants used in bone surgery. Results of structural tests have been presented along with those evaluating the physicochemical properties of the formed surface layers. Clinical feasibility of the surface layers has also been evaluated. The developed surface modification methods improved the resistance to pitting, crevice and stress corrosion and ensured better biocompatibility. Moreover, the layers formed are marked by plasticity. Results of the tests performed show applicability of the evaluated methods of surface modification in complex shape implants for the clinical use.

PL

W pracy omówiono metody modyfikacji powierzchni stali AISAI 316 L oraz stopu tytanu Ti6Al4V ELI przeznaczonych na implanty o złożonej konstrukcji stosowanych w chirurgii kostnej. Przedstawiono wyniki badań struktury oraz własności fizykochemicznych wytworzonych warstw wierzchnich. Określono również przydatność wytworzonych warstw do zastosowań klinicznych. Opracowane metody modyfikacji powierzchni zwiększyły odporność na korozję wżerową, szczelinową i naprężeniową oraz poprawiły biokompatybilności. Ponadto wytworzone warstwy cechują się podatnością do odkształceń. Wyniki badań wykazały przydatność zastosowanych metod modyfikowania powierzchni implantów o złożonych kształtach do zastosowań klinicznych.

5

Physicochemical and electrochemical properties of AISI 316L stainless steel used for implants in human urinary system

Walke W., Przondziono J.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2013

|

Vol. 58, iss. 2

625--630

EN

The main purpose of this study was to evaluate physicochemical and electrochemical properties of AISI 316L stainless steel with modified surface, used for implants in human urinary system. In order to simulate conditions, which occur in the tissue environment of the urinary system, the test pieces were exposed in a urinary solution at temperature of T=37 ±1ºC, for a period of 30 days. Evaluation of physicochemical properties of biomaterial was made on the basis of surface chemical analysis (XPS). To evaluate the effects which occur on the surface of the examined steel, Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) method was also employed. Analysis of test results shows favourable influence of the suggested surface treatment of AISI 316L stainless steel. Samples having electrolytically polished and chemically passivated surface featured the best physicochemical and electrochemical characteristics.

PL

Podstawowym kryterium przydatności biomateriału metalowego na implanty urologiczne (stenty urologiczne) jest biokompatybilność. Jest ona w głównej mierze związana z własnościami fizykochemicznymi powierzchni implantu, które powinny być dostosowane do cech środowiska tkanek układu moczowego człowieka. W celu poprawy biokompatybilności stali Cr-Ni-Mo ustalono warunki wytwarzania warstw pasywnych na jej powierzchni. Wytworzenie warstwy pasywnej obejmowało etap polerowania elektrolitycznego i pasywowania. Taki sposób obróbki powierzchniowej zapewnił chropowatość Ra < 0,16 μm wymaganą dla tego rodzaju implantów. W pracy tej szczególną uwagę skoncentrowano na analizie długotrwałego oddziaływania środowiska sztucznego moczu na własności fizykochemiczne wytypowanej stali. Zasadniczym celem pracy była ocena własnosci fizykochemicznych i elektrochemicznych stali AISI 316L o modyfikowanej powierzchni stosowanej na implanty w układzie moczowym człowieka. W celu zasymulowania warunków występujących w środowisku tkankowym układu moczowego próbki poddawano ekspozycji w roztworze sztucznego moczu o temperaturze T=37±1ºC przez okres 30 dni. O przydatności zaproponowanej warstwy pasywnej do uszlachetniania powierzchni stali w znacznym stopniu decyduje jej skład chemiczny. Dlatego w pracy wykonano badania składu chemicznego metodą spektroskopii fotoelektronów (XPS), z użyciem wielofunkcyjnego spektrometru elektronów PHI 5700/660 firmy Physical Electronics, podczas których zidentyfikowano i wyznaczono stężenia atomowe pierwiastków w badanych warstwach pasywnych. Dla próbek przeprowadzono pomiar widma fotoelektronów w szerokim zakresie energii wiązania od 0÷1400 eV oraz dokładne pomiary linii widmowych poszczególnych pierwiastków składowych z warstwy powierzchniowej. Dla oceny zjawisk zachodzacych na powierzchni badanej stali zastosowano również metodę elektrochemicznej spektroskopii impedancyjnej (EIS). Pomiary przeprowadzono z wykorzystaniem systemu pomiarowego AutoLab PGSTAT 302N wyposażonego w moduł FRA2 (Frequency Response Analyser). Badania przeprowadzono w alternatywnym roztworze symulującym środowisko moczu człowieka. Zastosowana w pracy mikroskopia skaningowa pozwoliła na ocene stanu powierzchni stali AISI 316L przed i po ekspozycji w sztucznym moczu. Analiza wyników badań wskazuje na korzystny wpływ zaproponowanej obróbki powierzchniowej stali AISI 316L. Najkorzystniejszą charakterystykę fizykochemiczną i elektrochemiczną miały próbki o powierzchni polerowanej elektrolitycznie i pasywowanej chemicznie. Przeprowadzone w pracy badania stanowią podstawę do dalszych analiz związanych z zagadnieniem biokompatybilności stali Cr-Ni-Mo stosowanej na implanty w urologii.

6

Influence of boron on the microstructural surface characterization of sintered AISI 316L austenitic stainless steel

Kazior J., Pieczonka T.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

487-490

EN

Boron is a well known as one of the best sintering enhancer for iron and ferrous alloys [1÷7]. The effects produced by the formation of a liquid phase are also detected on the sintered specimens surface. With the purpose to study this phenomenon, samples of austenitic stainless steel AISI 316L powders with three different amount of boron (0.2÷0.4 and 0.6 wt. %) were prepared. They were sintered at 1240°C for 60 minutes in pure dry hydrogen. Microstructural characterization was carried out in order to examine the effect of the liquid phase on the samples microstructure. A boron free surface layer containing a few closed pores was observed, which could be suitable for the improvement of corrosion resistance of sintered austenitic stainless steels.

PL

Bor jest skutecznym aktywatorem procesu spiekania proszków żelaza i proszków stopowych [1÷7]. Celem przeprowadzonych badań było wyjaśnienie wpływu dodatku boru na kształtowanie się mikrostruktury i właściwości spiekanych, austenitycznych stali nierdzewnych AISI 316L. W wyniku dotychczas przeprowadzonych badań stwierdzono, że przy spiekaniu w temperaturze 1240°C w czystym wodorze przy odpowiedniej szybkości nagrzewania i dodatku boru, można uzyskać stopień zagęszczenia bliski gęstości teoretycznej, z niewielką ilością sferoidalnych i zamkniętych porów w strukturze. Na szczególne podkreślenie zasługuje tworzenie się zagęszczonej warstwy powierzchniowej z pojedynczymi izolowanymi porami, która powinna przyczynić się do podwyższenia odporności na korozję spiekanych, austenitycznych stali nierdzewnych.

7

Corrections for residual stress in X-ray grazing incidence technique

Wroński S., Wierzbanowski K., Baczmański A., Braham C., Lodini A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2008

|

Vol. 53, iss. 1

275-281

EN

Grazing incidence technique (called also GID-sin2ψ method) can be used to study samples with important stress gradients. Using this method, it is possible to perform a non-destructive analysis of the heterogeneous stress field for different (and well defined) volumes below the surface of the sample. Moreover, the stress can be measured at very small depths of the order of a few um. Asymmetric geometry is used in this technique. The penetration depth of radiation is almost constant in a wide 20 range for a given incidence angle a. It can be easily changed by an appropriate selection of a angle (or also by using a different type of radiation). This enables the investigation of stress variation with depth below the sample surface. There are, however, some factors which have to be corrected in this technique. The most important is the refraction of X-ray wave (with refraction coefficient smaller than one). It changes the wave length and direction of the beam inside a sample. These two effects cause some shift of a pick position, which should be taken into account in data treatment. For small incidence angles (α ≤ 10°) the correction is significant and it can modify the measured stress even of 70 MPa. The refraction correction decreases, however, with increasing the incidence angle. Other corrections (absorption, atomic factor, Lorentz-polarization factor) are less important for the final results. The studied corrections were tested on ferrite powder samples and on a sample of AlS1316L stainless steel.

PL

Metoda stałego kąta padania (zwana taże metodą GID-sin 2ψ) może być zastosowana do badania materiałów o dużym gradiencie naprężeń własnych. Przy jej pomocy można dokonać nieniszczącej analizy niejednorodnych naprężeń w różnych (dobrze zdefiniowanych) częściach próbki poniżej jej powierzchni. Naprężenia mogą być wyznaczone na bardzo małych głębokościach, rzędu kilku µm. W metodzie używa się geometrii asymetrycznej. Głębokość wnikania jest prawie stała w szerokim przedziale kąta 20 przy ustalonej wartości kąta padania α. Głębokość tę można łatwo zmieniać dobierając odpowiednio wartość kąta α (oraz także używając różnego typu promieniowania). Wszystko to pozwala wyznaczyć zmienność naprężeń w głąb próbki. Omawiana technika wymaga jednak uwzględnienia kilku czynników korygujących. Najważniejszym z nich jest załamanie fali promieniowania rentgenowskiego (współczynnik załamania mniejszy od jedności). Zmienia ono zarówno długość jak i kierunek propagacji fali wewnątrz próbki. Oba to efekty powodują delikatne przesuniecie piku dyfrakcyjnego, które powinno być uwzględnione przy analizie wyników pomiaru. Dla małych Icqt6w padania (α ≤ 10°) poprawka jest znacząca i może ona zmienić wartość wyznaczanych napręzeń nawet o 70 MPa. Poprawka wynikająca z załamania fali rentgenowskiej maleje jednak ze wzrostem kąta padania. lnne poprawki (absorpcja, czynnik atomowy, czynnik Lorentza-polaryzacji) są mniej istotne dla dokładności pomiarów. Powyższe poprawki zostały przetestowane na próbkach proszkowych żelaza oraz na próbce stali nierdzewnej AISI316L.