Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Electron beam welding – dissimilar joints of steels and nickel alloys

Śliwiński Piotr, Węglowski Marek St., Kwieciński Krzysztof

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2023

|

Vol. 67, No. 3

13--25

EN

Because of differences in physical and chemical properties of materials being joined as well as due to phenomena such as the formation of intermetallic phases, the making of dissimilar joints poses significant problems for the welding industry. Owing to its high power density, achievable high welding rates and the possibility of obtaining high metallurgical purity, electron beam welding is one of the most suitable methods enabling the reduction of adverse phenomena taking place during the welding of dissimilar joints. The research work discussed in the paper involved the making of joints using steel grades 25HM and 304 with nickel alloy (Inconel 600) and the performance of metallographic tests, tensile tests, bend test and hardness measurements. The electron beam welding method used to the make welded joints discussed in the paper meets the criteria specified in the PN-EN ISO 15614-11 standard.

PL

Wykonywanie złączy różnoimiennych stanowi istotny problem dla przemysłu spawalniczego, ze względu na różnice we właściwościach fizykochemicznych łączonych materiałów oraz takie zjawiska, jak tworzenie się faz międzymetalicznych. Ze względu na wysoką gęstość mocy, możliwe do uzyskania wysokie prędkości spawania oraz wysoką czystość metalurgiczną, jedną z metod pozwalających na zredukowanie niekorzystnych zjawisk zachodzących podczas procesu spawania złączy różnoimiennych jest spawanie wiązką elektronów. W pracy wykonano połączenia ze stali w gatunkach 25HM oraz 304 ze stopem niklu w gatunku Inconel 600, a następnie przeprowadzono badania metalograficzne, wytrzymałości na rozciąganie, badanie na zginanie oraz badania twardości. Metoda spawania wiązką elektronów pozwoliła na uzyskanie złączy spawanych, spełniających kryteria normy PN-EN ISO 15614-11.

2

Advanced methods of joining battery cells in the automotive industry

Kwieciński Krzysztof, Lota Katarzyna, Kiełbasiński Marcin, Pikuła Janusz, Węglowski Marek St., Śliwiński Piotr, Stano Sebastian, Urbańczyk Michał, Kowieski Szymon, Śliwiński Piotr, Jankowska Ewa, Mańczak Rafał, Szostak Rafał

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2022

|

Vol. 66, No. 5

15--21

EN

The article discusses tests performed within a state budget-subsidised research project Research into the Development of Joining Techniques for Battery Packs. The subject of research work includes the selection and development of technologies enabling the joining of battery cells and accumulators used in modern electric cars. The works conducted previously involved the performance of tests related to the joining of cells using ultrasonic welding, resistance welding, laser beam welding, electron beam welding and plasma arc welding. The technologies developed within the project will make it possible to optimize the manufacturing of Polish batteries.

PL

W ramach projektu badawczego dofinansowanego ze środków budżetu państwa pt. „Badania nad opracowaniem technik łączenia materiałów przeznaczonych na elementy złączne pakietów baterii” prowadzone są badania mające na celu dobór i opracowanie technologii łączenia ogniw i akumulatorów przeznaczonych do nowoczesnych samochodów elektrycznych. W trakcie prac przeprowadzono badania łączenia ogniw takimi metodami jak: zgrzewanie ultradźwiękowe i oporowe, zgrzewanie wiązką laserową, zgrzewanie wiązką elektronów, zgrzewanie ultradźwiękowe oraz spawania plazmowego. Opracowane technologie pozwolą na optymalizację procesu produkcji polskich baterii. W artykule omówiono dotychczas uzyskane wyniki.

3

Evaluation of the impact of electron beam welding parameters on the mechanical properties and microstructure of the resulting joint for 39CrMoV13 and M50NiL steel grades

Wencel Zbigniew, Wiewiórowska Sylwia, Wieczorek Paweł, Michalczyk Jacek, Gontarz Andrzej

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

art. no. e200, 2022

EN

The paper covers a study consisting on the implementation of the electron beam welding process of two steel grades: 39CrMoV13 and M50NiL. The welding process was carried out for two values of electron beam debunching, obtaining a joint having different widths. Then, for the samples, after each welding variant, heat treatment was carried out consisting of double tempering at 520 °C for 3 h, and single freezing at − 84 °C for 3 h, combined with single tempering at 520 °C for 3 h. The impact of the parameters of the electron beam welding process and the subsequent heat treatment process on the mechanical properties and microstructure of the resulting joint was analysed. The conducted tests allowed to select the optimum welding technology combined with the heat treatment process for the tested steel grades ensuring that a weld is obtained in which the level of mechanical properties was close to the level of values obtained for the base material.

4

Microstructure and Properties of Dissimilar Joints of AISI 430 Steel with Inconel 625 Obtained by Electron Beam Welding

Dziekońska Małgorzata, Jonda Ewa, Sroka Marek, Węglowski Marek Stanisław, Jung Tymoteusz

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2022

|

Vol. 16, no 4

232--242

EN

Electron Beam Welding (EBM) is a high-energy density fusion process where joint is bombarded to be welded with strongly focused beam of electrons. This method is often used for advanced materials and complex, critical parts, like turbine rotors, but it can also be used for many simpler processes involving large production runs. It is very suitable for butt welding materials of different thicknesses. The aim of this work was to study the microstructure, hardness, and electrochemical corrosion behavior between the dissimilar welds were investigated. Electron Beam Welding of dissimilar steel alloys Inconel 625 and AISI 430 was studied. In welding process there was used only welded materials without filling material. Results showed the microstructure of the weld solidified in dendritic morphology. The microstructure of fusion zone showed that dendrites grew in different directions for each grain. The dendrites and columnar grains are mainly exposed to the fusion boundary with some equiaxed grains. The hardness of the overall joint was non-uniform. The highest hardness of the HAZ/Inconel 625 (the heat-affected zone) was 258 HV, and the lowest weld zone hardness was 178 HV. The decrease in weld hardness may be due to the linear welding energy, which led to grain growth and excessive cooling. HAZ/AISI 430 steel has the lowest current density and the highest corrosion potential. Steel has a more negative corrosion potential and a lower corrosion current density than joints, likely due to higher levels of chromium. In this study, a metallographic investigation of the joints revealed no defects such as microcracks or pores. The melting temperatures of the two materials were quite different, but with the help of gravity, stainless steel acts as a permanent joint, like a rivet.

5

Electron beam welding of TMCP steel S700MC

Górka Jacek, Błacha Sylwester, Zagrobelny Dawid

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2020

|

Vol. 64, No. 4

17--23

EN

The article discusses tests aimed to determine the effect of electron beam welding on the properties of butt welded joints made in 10 mm thick TMCP steel S700MC. The welding process was performed in the flat position (PA) using an XW150:30/756 welding and surface processing machine (Cambridge Vacuum Engineering). The joints obtained in the tests were subjected to non-destructive tests including visual tests and magnetic particle tests. The joints were also subjected to destructive tests including static tensile tests, bend tests, toughness tests (performed at a temperature of -30°C), hardness tests as well as macro and microscopic metallographic tests. The destructive tests revealed that the joint represented quality level B in accordance with the PN EN ISO 13919-1 standard. The analysis of the destructive test results related to the electron beam butt welded joint (made in steel S700MC) revealed its high mechanical and plastic properties. The toughness tests revealed a decrease in toughness in the HAZ (27 J/cm2) in comparison with that of the base material (50 J/cm2). In addition, the hardness of the HAZ and of the weld increased up to approximately 330 HV; the hardness of the base material amounted to 280 HV.

PL

Określono wpływ spawania wiązką elektronową na własności doczołowych złączy spawanych stali walcowanej termomechanicznie S700MC o grubości 10 mm. Proces spawania przeprowadzono w pozycji podolnej na urządzeniu do spawania oraz modyfikowania powierzchni firmy Cambridge Vacuum Engineering, model XW150:30/756. Uzyskane złącza poddano badaniom nieniszczącym (badania wizualne, badania magnetyczno-proszkowe) oraz badaniom niszczącym: statycznej próbie rozciągania, próbie zginania, badaniom udarności w temperaturze -30°C, pomiarowi twardości oraz badaniom metalograficznym makro i mikroskopowym. Badania niszczące wykazały, że złącze spełnia wymagania poziomu jakości B zgodnie z normą PN EN ISO 13919-1. Analiza wyników badań niszczących doczołowego złącza spawanego wiązką elektronową wykazała wysokie własności wytrzymałościowe i plastyczne złączy doczołowych stali S700MC. Badania udarności wykazały, że w obszarze SWC dochodzi do spadku udarności w stosunku do udarności materiału rodzimego. Udarność SWC spada do 27 J/cm2, przy udarności materiału rodzimego 50 J/cm2. Dodatkowo zwiększa się również twardość SWC i spoiny do poziomu około 330 HV, przy twardości materiału rodzimego 280 HV.

6

Properties of AlMg3 aluminium alloy joints welded by electron beam melting

Czechowski Mirosław

Journal of KONES

|

2019

|

Vol. 26, No. 2

15--20

EN

Electron beam welding, called electron welding consists in penetrating the elements being welded with heat obtained from the elements’ bombardment in vacuum with concentrated electron beam of high energy. Concentration of the electron beam of high kinetic energy in a very small space results in generating the heat of high concentration causing melting of material in high depth. During the metal melting the electron beam makes a narrow weld of little heat affected zone (HAZ). This paper presents the test results on selection of parameters of electron beam welding of 12 mm thickness sheets of AlMg3 aluminum alloy. The beam electron melting through was carried out in vacuum by means of the welding machine WS-15 KW/100 KV. Before melting, the sheets were degreased in tetrachloroethylene and oxides were removed with 15% solution Na2Co3. The influence of electron beam melting through of sheets on their mechanical properties was tested as well as resistance to stress corrosion cracking and resistance to corrosion in fast seawater flow (10 m/s). The slow strain rate stress corrosion tests in the air and artificial seawater were performed. It was found that electron beam melting through of the AlMg3 alloy does not decrease the mechanical properties in comparison to the native material. The crack during the static tension test had ductile character and proceeded in the native material. AlMg3 alloy melting with electron beam shows a very good stress corrosion resistance.

7

The Structure and Coefficient of Friction of Welded Nickel Alloys Inconel 625 and Inconel 718

Strzelczak K., Dudek A.

Tribologia

|

2018

|

nr 5

109--115

EN

In this study, the coefficients of friction for three series of welded nickel alloy joints, subjected to different heat treatments (lack of heat treatment, solution heat treatment, precipitation hardening), were determined. Heat treatment of the prepared samples was aimed at eliminating the structural and stress gradient, because the electron beam welding technique is dedicated for constructions with very high quality and strength requirements. Given the nature of the electron beam process, the authors are aware that the obtained weld’s structures are characterized by different properties from parent materials, and also from structures melted under equilibrium conditions. The scientific aim of the presented work is to determine the influence of heat treatment on the microstructure, mechanical properties, and performance of dissimilar joints of nickel alloys Inconel 625 and Inconel 718. In order to determine the coefficient of friction for samples, the scratch test method was used. As a result of the research, it was proved that subjecting the welds to the precipitation hardening has a significant effect on abrasion resistance.

PL

Wyznaczono współczynniki tarcia dla trzech serii próbek poddanych odmiennym procesom obróbki cieplnej (brak obróbki cieplnej, przesycanie, utwardzanie wydzieleniowe). Obróbka cieplna przygotowanych próbek miała na celu zlikwidowanie gradientu strukturalnego i naprężeniowego, ponieważ spawanie wiązką elektronów dedykowane jest dla urządzeń o bardzo wysokich wymaganiach jakościowych i wytrzymałościowych. Biorąc pod uwagę charakter procesu spawania wiązką, autorzy mają świadomość, iż uzyskane struktury będą cechowały się zdecydowanie odmiennymi własnościami od materiału rodzimego, ale również i od struktur przetopionych w warunkach bliskich warunkom równowagowym. Celem naukowym pracy jest określenie wpływu obróbki cieplnej na mikrostrukturę, własności mechaniczne i użytkowe różnoimiennych połączeń stopów niklu Inconel 625 oraz Inconel 718. W celu wyznaczenia współczynników tarcia dla próbek zastosowano metodę zarysowania scratch test. W wyniku przeprowadzonych badań dowiedziono, że poddanie spoin procesowi utwardzania wydzieleniowego ma znaczący wpływ na odporność na ścieranie.

8

Effect of Electron Beam Welding and Heat Treatment on the Structure and Properties of Technical Titanium with an Alloying Dope of Boron

Hryhorenko S., Belous V.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2018

|

Vol. 62, No. 5

87--91

EN

The study discussed in the article included the analysis of features characterising the formation of an electron beam-welded joint made of a titanium alloy (Ti–TiB). The study also involved the investigation of the effect of heat treatment on structural-phase transformations in the weld metal and in the heat affected zone. The heat treatment of the welded joints resulted in the decomposition of the metastable phase, the distribution of boron particles in the structure as well as the increase in the structural homogeneity, leading to the improvement of mechanical properties.

PL

Rozpatrzono charakterystyczne cechy formowania połączenia spawanego stopu tytanu (Ti – TiB) wykonanego wiązką elektronów. Zbadano wpływ późniejszej obróbki cieplnej na przemiany strukturalno-fazowe w metalu spoiny i strefie wpływu ciepła. Obróbka cieplna połączeń spawanych prowadzi do rozpadu fazy metastabilnej, rozmieszczenia cząsteczek boru w strukturze i zwiększa jednorodność strukturalną, co przyczynia się do polepszenia własności mechanicznych.

9

Wybrane właściwości i mikrostruktura złącza ze stopu tytanu spawanego wiązką elektronów

Spadło S., Depczyński W., Młynarczyk P., Wójtowicz W., Mijas R.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 11

1069--1071

PL

W artykule przedstawiono badania mikrostruktury oraz właściwości i parametrów technicznych spoin wykonanych metodą spawania wiązką elektronową (EBW). Spawanie wiązką elektronową jest procesem łączenia odpowiednim zwłaszcza w przypadku tytanu i innych materiałów podatnych na utlenianie, ponieważ musi się odbywać w próżni. Kwalifikacji spoiny pod względem integralności połączenia dokonano na podstawie badania właściwości mechanicznych i oceny mikrostruktury. Mikrotwardość spoiny zmierzono urządzeniem Matsuzawa-Vickers MX 100 – zastosowano obciążenie 100 G (0,98 N). Do zbadania mikrostruktury i określenia wielkości poszczególnych stref przegubowych użyto mikroskopu Nikon Eclipse MA200.

EN

The paper presents microstructure investigations as well as properties and technical parameters of welds made using the electron beam welding method (EBW). Electron beam welding is a bonding process, especially suitable in the case of titanium and other oxidation-sensitive materials, because it must be carried out in a vacuum. Integrity of the joint was determined on the basis of mechanical properties and microstructure evaluation. The micro-hardness of the weld was measured with the Matsuzawa-Vickers MX 100 – a load of 100 G (0.98 N) was used. Nikon Eclipse MA200 microscope was used to examine the microstructure and determining the size of individual articulation zones.

10

Numerical Simulations of Modern Joining Techniques Illustrated with Examples of the FSW and EBW Methods

Slováček M., Kik T.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2017

|

Vol. 61, No. 5

9--16

EN

The article aims to present major advantages resulting from the use of tools for numerical analyses of modern welding processes, i.e. friction stir welding (FSW) and electron beam welding (EBW). The article presents basic issues related to the modelling of the FSW process, describes mechanisms to be taken into consideration in relation to numerical analyses of the above-named process and indicates problems which should be taken into account during the modelling of the EBW process. In addition, the article presents exemplary analyses of the FSW and EBW processes.

PL

Głównym celem artykułu było przedstawienie i wyjaśnienie głównych korzyści i możliwości wynikających z wykorzystania narzędzi do analiz numerycznych procesów spawania w odniesieniu do nowoczesnych zagadnień łączenia materiałów, tj. zgrzewania tarciowgo z mieszaniem metalu zgrzeiny (FSW) oraz spawania wiązką elektronową (EBW). W artykule przedstawione zostały zagadnienia dotyczące podstaw mo¬delowania procesu FSW. Opisane zostały mechanizmy, które należy wziąć pod uwagę podejmując problem analiz numerycznych tego procesu, jak również zasygnalizowano problemy, jakie należy rozważyć przy modelowaniu procesu EBW. Przedstawiono również przykłady prowadzonych analiz procesów FSW oraz EBW.

11

Microstructural and Mechanical Characterization of Electron Beam Welded Joints of High Strength S960QL and Weldox 1300 Steel Grades

Błacha S., Węglowski M. S., Dymek S., Kopyściański M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2017

|

Vol. 62, iss. 2A

627--634

EN

The paper shows the results of metallographic examination and mechanical properties of electron beam welded joints of quenched and tempered S960QL and Weldox 1300 steel grades. The aim of this study was to examine the feasibility of producing good quality electron beam welded joints without filler material. Metallographic examination revealed that the concentrated electron beam significantly affects the changes of microstructure in the weld and the adjacent heat affected zone (HAZ) in both steel grades. The microstructure of the welded joints is not homogeneous. The four zones, depending on the distance from the weld face, can be distinguished. Basically, the microstructure of the weld consists of a mixture of martensite and bainite. However, the microstructure of HAZ depends on the distance from the fusion line. It is composed of martensite near the fusion line and a mixture of bainite and ferrite in the vicinity of the base material. Significant differences in mechanical properties of the welded joints were observed. For a butt welded joint of the S960QL steel grade the strength is at the level of the strength of the base material (Rm = 1074 MPa). During the bending test the required angle of 180° was achieved. The impact strength at –40°C was 71,7 J/cm2 . In the case of the Weldox 1300 steel grade butt welded joints exhibit high mechanical properties (Rm = 1470 MPa), however, the plastic properties are on the lower level than for the base material.

12

Technologia spawania wiązką elektronów

Węglowski M. St.

Stal, Metale & Nowe Technologie

|

2016

|

nr 5-6

130--135

PL

Spawanie wiązką elektronów, pomimo szeroko stosowanych technologii łukowych oraz laserowych, nadal jest powszechnie wykorzystywane w przemyśle. Główne zastosowanie tego wydajnego procesu spawania to: przemysł motoryzacyjny, elektroniczny, elektrotechniczny, lotniczy i budowa maszyn. Technologia umożliwia wykonywanie wysokiej jakości połączeń ze wszystkich spawalnych metali konstrukcyjnych w szerokim zakresie grubości od 0,025 mm do 300 mm w jednym przejściu. W artykule przybliżono charakterystykę metody i podano przykłady zastosowania wiązki elektronów w przemyśle. Przedstawiono przykład urządzenia uniwersalnego do spawania i modyfikowania powierzchni, w tym napawania.

EN

Electron beam welding, despite widespread arc and laser technology is still widely used in industry. The main application this high efficiency welding process is: automotive, electronics, electrical engineering, aerospace and mechanical engineering industry. The technology ensures high-quality welded joints from the all structural metals in a wide range of thickness from 0.025 mm to 300 mm in one run. The characteristics of methods, principles of design of welded joints, examples of the application of the electron beam in the industry were In the paper approximated in this paper. The example of universal equipment for welding and surface modification including cladding is also presented.

13

Spawanie elektronowe w ciśnieniu zredukowanym. Innowacyjna metoda spawania słupów elektrowni wiatrowych

Nowak M., Nowak M., Philips A.

Przegląd Spawalnictwa

|

2016

|

R. 88, nr 4

40--45

PL

W artykule przedstawiono system do spawania wiązką elektronów w ciśnieniu zredukowanym słupów elektrowni wiatrowych.

EN

This article represents system for electron beam welding machine for welding offshore wind turbines in local vacuum.

14

Badanie technologii spawania wiązką elektronów stali do ulepszania cieplnego w gatunku 42CrMo4

Błacha S., Dworak J.

Przegląd Spawalnictwa

|

2016

|

R. 88, nr 5

80--84

PL

W referacie przedstawiono wyniki badań metalograficznych oraz pomiarów twardości złączy spawanych wiązką elektronów wykonanych ze stali do ulepszania cieplnego w gatunku 42CrMo4. Celem badań było sprawdzenie możliwości wykonania złączy spawanych przy wykorzystaniu specjalnych technik spawania wiązką elektronów, tj. spawania z podgrzewaniem wstępnym, spawania wiązką oscylującą oraz spawania za pomocą techniki wieloprocesowej. Przeprowadzone badania wykazały, że zastosowanie specjalnych technik spawania wiązką elektronów umożliwia obniżenie twardości w obszarze SWC oraz w spoinie. Ponadto możliwe jest wyeliminowanie pęknięć w obszarze spoiny.

EN

In the paper the results of metallographic examination and hardness testing of electron beam welded joint for quenching and tempering 42CrMo4 steel grade are presented. The aim of the study was to examine the feasibility of correct welded joints using special electron beam welding techniques based on dynamic deflection of the electron beam, ie., welding with preheating, welding with beam oscillation and using the multiprocessing technique. The research showed that using special techniques of electron beam welding can reduce hardness in the area HAZ and in the weld. It is also possible to eliminate cracks in the weld area.

15

Characterization of microstructure and mechanical properties of electron beam welded Allvac 718Plus butt welded joint

Dziuba O., Kruk A., Michta G.

Inżynieria Materiałowa

|

2016

|

Vol. 37, nr 6

295--299

EN

Allvac 718Plus (718Plus) is a high strength, corrosion resistant commercial polycrystalline nickel-based superalloy developed by ATI ALLVAC over 10 years ago. 718Plus has been designed to fuse the most desired properties of Inconel 718 and Waspaloy, producing advantages of good mechanical properties, higher working temperature than Inconel 718, good fabricability and reasonable cost of production. 718Plus is strengthened by γʹ phase and other precipitates which are located mainly at grains boundaries. Compared to Inconel 718, 718Plus has increased concentration of Al, Ti and Co and decreased amount of Fe. Weldability of 718Plus is comparable to Inconel 718, thus there is a risk of intergranular microcracking in heat affected zone (HAZ). The test joint have been welded autogenously using electron beam at 120 kV accelerating voltage, 10 mA current and 78 cm/min welding speed. The microstructure of casted base material, heat affected zone (HAZ) and weld metal of electron beam welded 718Plus were investigated by means of light (LM) and scanning electron microscopy (SEM). SEM observations of welded joint microstructure were performed using secondary electrons (SEM–SE). SEM/EDS analysis were carried out. Both MC type carbides and Laves phase were observed in interdendritic regions of base material. The microstructure of heat affected zone was composed of γ matrix, γʹ phase and MC-type carbides, Laves phase and Laves/γ eutectic. In weld metal zone no γʹ precipitates were observed. The microhardness measurements have shown a decrease in weld metal and HAZ. It can be caused by an influence of the welding process thermal cycle.

PL

Allvac 718Plus (718Plus) to stosunkowo niedawno opracowany nadstop na bazie niklu. 718Plus. Jest pierwszym nadstopem niklu zaprojektowanym zarówno na obrotowe, jak i statyczne podzespoły silników odrzutowych. Temperatura pracy 718Plus jest o około 50°C wyższa niż stopu 718, co zapewnia stabilność właściwości mechanicznych do 704°C. Ponadto charakteryzuje się spawalnością podobną do nadstopu 718, a koszty wytwarzania są mniejsze niż w przypadku stopu Waspaloy. Te zalety są wynikiem modyfikacji składu chemicznego Inconela 718, polegające na zwiększeniu proporcji Al/Ti oraz dodatkami W i Co zamiast Fe. Spawanie wiązką elektronów (EBW) oraz spawanie łukowe elektrodą nietopliwą (GTAW) są procesami, które mogą być stosowane podczas napraw komponentów silników odrzutowych oraz turbin gazowych, które zostały wyprodukowane z nadstopów na bazie niklu. Celem pracy była ocena poprawności procesu spawania wiązką elektronów nadstopu 718Plus oraz charakterystyka mikrostruktury poszczególnych stref spawanego złącza.

16

Heat Treatment Effect on the Structure and Properties of Electron Beam Welded Joints Made of High-Alloy Titanium

Grigorenko S. G., Achonin S. W., Belous W. Ju., Selin R. W.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2016

|

Vol. 60, No. 5

90--95

PL

Przedstawiono specyfikę formowania połączenia wysokostopowego stopu tytanu (α + β) o wysokiej wytrzymałości przy spawaniu wiązką elektronów w próżni. Badania przeprowadzano na próbkach stopu kompozycji Ti-Al-Mo-V-Nb-Cr-Fe-Zr, otrzymanego metodą przetapiania elektronowego. Zbadano wpływ cyklu cieplnego spawania i obróbki cieplnej po spawaniu na strukturalno-fazowe przemiany w metalu spoiny i strefie wpływu ciepła połączeń spawanych. W metalu spoiny i SWC powstaje struktura z przewagą metastabilnej fazy β, co powoduje obniżenie wskaźników plastyczności i udarności. W celu polepszenia struktury i własności mechanicznych połączeń spawanych wykonanych wiązką elektronów konieczne jest przeprowadzenie obróbki cieplnej po spawaniu. Najlepsze charakterystyki mechaniczne badanych złączy spawanych uzyskano po przeprowadzeniu obróbki cieplnej w piecu (wyżarzanie przy T=900oC w ciągu 1 godziny i stygnięcie z piecem), która sprzyja otrzymaniu praktycznie jednorodnej struktury i rozpadowi metastabilnych faz w spoinie i SWC.

EN

The article presents the specific formation of a joint made of high-strength high-alloy titanium alloy (α + β) subjected to electron beam welding in vacuum. Tests involved the use of Ti-Al-Mo-V-Nb-Cr-Fe-Zr specimens obtained through electron melting. The research involved tests focused on the effect of a welding thermal cycle and post-weld heat treatment on structural-phase transformations in the weld metal and HAZ of welded joints. It was revealed that the weld metal and HAZ were composed of a structure dominated by the metastable phase β, which led to the reduction of plasticity and toughness indexes. The improvement of the structure and mechanical properties of electron beam welded joints required the performance of post-weld heat treatment. The best mechanical characteristics of welded joints were obtained after a heat treatment performed in a furnace (annealing at Т=900˚C for 1 hour and cooling along with the furnace) favouring the obtainment of an almost homogenous structure and the decomposition of metastable phases in the weld and HAZ.

17

Microstructural Characterization and Mechanical Properties of Electron Beam Welded Joint of High Strength Steel Grade S690QL

Błacha S., Węglowski M. S., Dymek S., Kopuściański M.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2016

|

Vol. 61, iss. 2B

1193--1200

EN

In the paper the results of metallographic examination and mechanical properties of electron beam welded joint of quenched and tempered steel grade S690QL are presented. Metallographic examination revealed that the concentrated electron beam significantly affect the changes of microstructure in the steel. Parent material as a delivered condition (quenched and tempered) had a bainitic-martensitic microstructure at hardness about 290 HV0.5. After welding, the microstructure of heat affected zone is composed mainly of martensite (in the vicinity of the fusion line) of hardness 420 HV0.5. It should be noted, however, that the microstructure of steel in the heat affected zone varies with the distance from the fusion line. The observed microstructural changes were in accordance with the CCT-S transformation diagram for the examined steel.

18

Spawanie wiązką elektronów

Pilarczyk J., Węglowski M. St.

Przegląd Spawalnictwa

|

2015

|

R. 87, nr 10

124--129

PL

Spawanie wiązką elektronów pomimo długoletniej historii i szeroko rozpowszechnionych technologii łukowych oraz laserowych jest nadal powszechnie stosowane w przemyśle. Główne zastosowanie tego wydajnego procesu spawania to przemysł motoryzacyjny, elektroniczny, elektrotechniczny, lotniczy i budowa maszyn. Technologia umożliwia wykonywanie wysokiej jakości połączeń ze wszystkich spawalnych metali konstrukcyjnych w szerokim zakresie grubości od 0,025 do 300 mm. W pracy przybliżono charakterystykę metody, zasady kształtowania złączy, przykłady zastosowania wiązki elektronów w przemyśle. Przedstawiono przykłady urządzeń uniwersalnych oraz specjalistycznych jakie są używane w warunkach laboratoryjnych oraz przemysłowych.

EN

Electron beam welding, despite long history and widespread arc and laser technology is still widely used in industry. The main application this high efficiency welding process is: automotive, electronics, electrical engineering, aerospace and mechanical engineering industry. The technology ensures high-quality welded joints from the all structural metals in a wide range of thickness from 0.025 to 300 mm. In the paper approximated the characteristics of methods, principles of design of welded joints, examples of the application of the electron beam in the industry. The examples of universal and specialized equipment which are used in laboratory and industrial applications are also presented.

19

Nowe metody spajania stopów aluminium stosowanych na konstrukcje morskie

Czechowski M.

Logistyka

|

2015

|

nr 3

851--856, CD 1

PL

W artykule omówiono metodę spawanie elektronowego, zgrzewania tarciowego z przemieszaniem materiału (FSW) oraz połączenia adhezyjne i mechaniczne. Przedstawiono wyniki badań właściwości mechanicznych i makrostruktury złączy spajanych nowymi metodami: spawanie wiązką elektronów, zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem materiału (FSW) oraz połączeń klejonych i mechanicznych (clinching). Badano stopy aluminium z magnezem serii 5xxx stosowanych w budownictwie okrętowym. Przedstawione wyniki prób właściwości mechanicznych potwierdzają celowość wdrożenia tych metod w przemyśle okrętowym. Bardzo dobre właściwości mechaniczne otrzymano dla złączy zgrzewanych tarciowo metodą FSW w porównaniu z właściwościami mechanicznymi złączy stopów aluminium spawanych tradycyjną metodą MIG.

EN

The article discusses the method of electron welding, friction stir welding (FSW) and the combination of adhesive and mechanical properties. The results of studies of the microstructure and mechanical properties of bonded joints with new methods: electron beam welding, friction welding with the commingling of material (FSW) and bonding and mechanical (clinching). Was investigated magnesium alloys 5xxx series used in shipbuilding. The mechanical properties of the test results confirm the desirability of implementing these methods in the shipbuilding industry. Very good mechanical properties of welded joints obtained for FSW friction in comparison with the mechanical properties of welded aluminum alloy joints conventional MIG.

20

The numerical analysis of a titanium sheets welding process and welding joint tensile behavior

Adamus K., Lacki P.

Computer Methods in Materials Science

|

2015

|

Vol. 15, No.1

137--143

EN

The paper analyses joining of titanium Grade 2 and Grade 5 sheets using electron beam welding, EBW, technology. The joined sheets undergo further processing to produce final aircraft component. EBW is a fusion welding process that utilizes electrons to produces heat and join materials. It is characterized by low heat input, small distortions, precise and repeatable welding parameters and vacuum operating conditions. Titanium is a unique material that offers high specific strength, heat resistance and corrosion resistance. In aerospace applications it is used for components of rotors, engines and airframes. Tailor Welding Blanks is a technology of joining sheets of different properties in order to obtain components that have mixed properties. Titanium Grade 2 has better formability while titanium Grade 5 has higher strength. The welded sheets are further formed in order to obtain final shape. The numerical simulation of the welding process investigates the impact of thermal load produced by a moving electron beam on the deformations occurring in the joined sheets. The model is based on finite element method and it takes into account elastic, plastic and thermal strains. The analyzed sheets have thickness of 0.8 mm, their small cross-section contributes to significant post-welding bending both in transverse and longitudinal directions. The paper analyzes the influence of mesh structure and welding gap on the degree of deformation. The obtained numerical results were compared with actual welding deformations. The research into modeling of titanium sheets welding was extended with analysis of joint behavior during tensile tests. Specimen was cut out from the joint and was subject to uniaxial tensile test. The strains occurring during tension were recorded using optical non contact measurement system that uses two cameras. The experimentally measured strains were compared with numerical results from a separate finite clement method model.

PL

W pracy badano zagadnienie spawania blach tytanowych Grade 2 i Grade 5 za pomocą wiązki elektronów. Zespawane blachy stanowią wsad do tłoczenia, w wyniku którego powstaje finalny komponent samolotu. W procesie spawania wiązka elektronów jest wykorzystywana do stopienia i łączenia materiałów. Spawanie wiązką elektronów charakteryzuje się małą ilością wprowadzanego ciepła, małymi deformacjami, dużą precyzją i powtarzalnością ustawienia parametrów oraz zastosowaniem komory próżniowej. Tytan jest materiałem o wysokim stosunku wytrzymałości do masy, dużej odporności na podwyższone temperatury i środowisko korozyjne. W lotnictwie tytan znajduje zastosowanie w produkcji wirników, silników oraz kadłubów. Tłoczenie wsadów spawanych z różnych materiałów pozwala na uzyskanie komponentów o mieszanych właściwościach składowych materiałów. Tytan Grade 2 zapewnia dobrą tłoczność, natomiast tytan Grade 5 oferuje wysoką wytrzymałość. Analiza numeryczna procesu spawania koncentrowała się na badaniu wpływu obciążenia termicznego wywołanego przez poruszającą się wiązkę elektronów na deformacje pojawiające się w łączonych blachach. Analizowane blachy miały grubość 0,8 mm. Ich mały przekrój umożliwiał powstawanie znacznych deformacji spawalniczych zarówno w kierunku poprzecznym jak i podłużnym. Jako miarę deformacji przyjęto kąt ugięcia poprzecznego oraz przemieszczenie końca linii spawania. Model numeryczny wykorzystywał Metodę Elementów Skończonych. W symulacji uwzględniono odkształcenia sprężyste, plastyczne oraz termiczne. Do symulacji oddziaływania wiązki elektronów wykorzystano połączone powierzchniowe i objętościowe źródło ciepła. W pracy przedstawiono wpływ struktury siaki elementów skończonych oraz modelu odstępu pomiędzy łączonymi blachami na stopień ugięcia poprzecznego i podłużnego. Uwzględniono siatki o jednorodnej i zmiennej liczbie elementów w kierunku grubości blach i w kierunku linii spawania. Porównano model, w którym blachy stanowiły pojedynczy blok materiału, z modelem, w którym do symulacji odstępu wykorzystano opcję narodzin elementu. Uzyskane wyniki zostały porównane z rzeczywistymi deformacjami zespawanych blach. Analiza procesu spawania została rozszerzona o model opisujący zachowanie próbki wyciętej z połączonych blach podczas statycznej próby rozciągania. Odkształcenia powstające w wyniku rozciągania zostały zmierzone za pomocą systemu optycznego wyposażonego w dwie kamery. Porównano odkształcenia obliczone numerycznie i zmierzone eksperymentalnie.