This paper reports mild steel(SPHC) and stainless steel(STS304) sheets commonly used for railroad cars or commercial vehicles such as in the automobile and shipbuilding industries. The sheets are used in these applications, which are mainly fabricated using the shielded metal arc welding(SMAW) of dissimilar materials. It also reports an interesting application of Laser Induced Breakdown Spectroscopy(LIBS) in order to determine the elemental composition diffusion of SPHC and STS304. Arc blow produced by magnetic force during the electric arc welding prevents the formation from a sound weldment. In particular, the mechanical properties of the joint are influenced by not only by geometrical and mechanical factors but also the welding conditions for the arc welded joint. Therefore, the mechanical properties and performance are evaluated by performing a physicochemical component analysis. And they increase in accordance with content of elements and microstructure in mild steel. As results, appropriate range for magnetic fields could be achieved. Therefore, the effect of magnetic force in a butt weld of mild steel plates was investigated by comparing to the measured data.
This work was attempted to join SCP sheet and STS304 sheet by using Nd:YAC laser beam. SCP sheet has good formability and low cost, while STS304 has excellent corrosion resistance and mechanical properties in high temp. In this experiment, butt joint type was used to develop the tailored blank welding for dissimilar steel. Sheets which have different thermal properties. Computer simulation was conducted to obtain the off-set position for efficient welding by considering laser power, scanning speed, focal length and basic properties. The result showed that the optimum thermal distribution was obtained when the laser beam was irradiated at $0.05{\sim}0.1$ mm off-set toward the SCP sheet side. The experiment was conducted based on the result of computer simulation to show the same optimum conditions. Optimum conditions were 3KW in laser beam power, 6m/min in scanning speed, -0.5mm in focal position, 0.1mm off-set toward SCP. Microhardness test, tensile test, bulge test, optical microscopy, EDS, and XRD were performed to observe the microstructure around fusion zone and to evaluate the mechanical properties of optimum conditions, The weld zone had high microhardness values by the formation of the martensitic structure. Tensile test measured the strength of welded region by vertical to strain direction and the elongation of welded region by parallel to strain direction. Bulge test showed $52\%$ formability of the original materials. Bead shape, grain size, and martensitic structure were observed by the optical microscopy in the weld zone. Detailed results of EDS, XRD confirmed that the welded region was connected of martensitic structure.
Kim, Heung-Ju;Kim, Wook-Seong;Chun, Chang-Keun;Chang, Woong-Seong
Proceedings of the KWS Conference
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2009.11a
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pp.41-41
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2009
To evaluate the applicability of dissimilar joining between Mg and Al alloys in automobile manufacturing process, solid state joining processes such as magnetic pulse welding(MPW), friction stir welding(FSW) and friction spot joining(FSJ) were attempted successfully. MPW process has been concentrated mainly on round section tube to tube and tube to bar welds. AZ31 Mg alloy has been successfully welded to pure Al A1070 as well as to Al alloy A3003. While, for friction stir welding of dissimilar sheet joints, AZ31B/A6061 with the thickness of 2mm were used and a square butt joint with a good quality was obtained at the conditions of 0.8mm/sec of travel speed and tool rotation speed of 850rpm. The maximum tensile strength of 179 MPa, which was about 80 % of the Mg base metal tensile strength, has been obtained. Finally, friction spot joining was attempted to make a dissimilar lap joint between AZ31(0.8mm) and A6061(1mm), while the joint exhibited the same level of tensile shear strength as that of similar Mg joint.
Ultrasonic impact treatment (UIT) is carried out on the Ni-based alloy stainless steel pipe gas tungsten arc welding (GTAW) girth weld, the differences of microstructure, microhardness and shear strength distribution of the joint before and after ultrasonic shock are studied by microhardness test and shear punch test. The results show that after UIT, the plastic deformation layer is formed on the outside surface of the Ni-based alloy overlayer, single-phase austenite and γ type precipitates are formed in the overlayer, and a large number of columnar crystals are formed on the bottom side of the overlayer. The average microhardness of the overlayer increased from 221 H V to 254 H V by 14.9%, the shear strength increased from 696 MPa to 882 MPa with an increase of 26.7% and the transverse average residual stress decreased from 102.71 MPa (tensile stress) to -18.33 MPa (compressive stress), the longitudinal average residual stress decreased from 114.87 MPa (tensile stress) to -84.64 MPa (compressive stress). The fracture surface has been appeared obvious shear lip marks and a few dimples. The element migrates at the fusion boundary between the Ni-based alloy overlayer and the austenitic stainless steel joint, which is leaded to form a local martensite zone and appear hot cracks. The welded joint is cooled by FA solidification mode, which is forming a large number of late and skeleton ferrite phase with an average microhardness of 190 H V and no obvious change in shear strength. The base metal is all austenitic phase with an average microhardness of 206 H V and shear strength of 696 MPa.
Han, Jeong Woo;Kim, Heung Sub;Bang, Je Sung;Song, See Yeob
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.37
no.7
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pp.945-951
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2013
This study evaluated the fatigue strength of the bogie frame of an urban maglev train through fatigue analysis, cumulative damage, and fatigue tests based on a proposed fatigue evaluation method. The results of FEM analysis in which various load combinations were adopted showed that all data were under the fatigue limit of a butt welded joint made of A6005 in a Goodman diagram. The cumulative fatigue damage was calculated at the highest level from a bolt connecting the area of the electromagnetic pole in the casting block; however, the total sum was evaluated as D=0.808 based on $1{\times}10^7$ cycles, which indicates that it did not exceed the failure criteria. In addition, the results of the fatigue testshowed that there was no crack at any position in the bogie frame, which corresponded to the results of fatigue analyses.
Laser welding with AZ61 filler wire was carried out to improve formability though reduction of porosity and formation of under fill bead. Optimum welding condition and mechanical properties of butt joint for $400{\times}500{\times}1.3mm$ magnesium sheets were studied. Optimal welding conditions of laser power, welding speed, and defocusing length are 1000W, 3m/min, and 2mm, respectively. Results of tensile test indicated that both tensile strength and elongation of specimens welded with filler wire were improved at room temperature because of reduction of porosity and under-filled bead formation in addition to the precipitation hardening and microstructure refinement by Al-Mn and Mg-Al-Zn precipitates. At elevated temperature of $200{\sim}350^{\circ}C$, fracture location of tensile specimen was shifted from weld metal to base metal, indicating less softening of weld metal than base metal.
The proportion of the welding in the production process of machinery, buildings and marine structures is increasing and the joining are mainly conducted by butt and fillet weld. In the case of fillet weld, the shape of structures is complicated depending on the constraint on the geometry of the structures, therefore, the full penetration is mostly difficult. Accordingly, it is necessary to establish safe and economical criteria of design of the structures through the strength based on the penetration state of the fillet weld. Patterns of fatigue failure in cruciform fillet weld jont appear in the form of the root, toe and mixed failure. In the case of toe and mixed failure, the fatigue strength is higher than root failure. Therefore, we have to make the enough depth of penetration or perform the welding work through improving the fatigue strength of cruciform joints in welded structures. So it is necessary to optimize the penetrated depth in the range of the possible mixed failure and find the way in the cost-effective design to lessen the amount of the welding work.
The effect of welding condition on tensile properties of KS5J32 Al Alloy was investigated under various welding conditions. The 1.6 mm thick KS5J32 alloy sheets were joined by friction stir welding (FSW) technique with butt joint. The tool rotation speeds were 1000, 1250 and 1500 rpm, and the welding speeds were varied within the range from 100 to 600 mm/min. Voids mainly occurred at the advancing side of the tool probe, when the tool rotation speed was low, due to insufficient materials flow. When the weld pitch exceeded 0.4 mm/rev, voids were observed under all welding conditions and the area of voids increased with increasing weld pitch. For void-free specimens, fracture always occurred at base materials. However voids affected the location of fractures, base metal or welded zone, when the voids existed within the welds.
Kim, Chan Kyu;Cho, Young Tae;Jung, Yoon Gyo;Kang, Shin Hyun
Journal of Welding and Joining
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v.34
no.4
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pp.34-39
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2016
Recently, aluminum alloy has used various industry, such as automobile, shipbuilding and aircraft because of characteristics of low density and high corrosion resistance. Al 6061-T6 is heat treatment materials so it has high strength and mostly used for assembly by mechanical fastening such as a bolting and riveting. In GMA (Gas Metal Arc) welding of alloy, some defects which are hot cracking, porosity, low-mechanical properties and large heat affected zone is generated, because of high heat conductivity. It reduces mechanical properties. In this study, the major factor effected on properties are analyzed after welding in Al 6061-T6 in GMAW, then optimize heat treatment conditions. Plate of Al 6061-T6 with a thickness of 12 mm is welded in V groove and applied welding method is butt joint. Mechanical properties and microstructure are analyzed according to heat treatment condition. Tensile strength, microstructure and Hardness are evaluated. Result of research appears that Al 6061-T6 applied heat treatment show outstanding mechanical properties.
Kim, Jeongtae;Jeong, Hyomin;Ji, Myoungkuk;Chung, Hanshik
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.37
no.6
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pp.589-595
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2013
This paper was to study the effect to Yongrak phenomenon of I groove submerged arc welding depending on the plasma cutting surface characteristics, and how to reduce the causes and characteristics Yongrak phenomenon. Shipbuilding and marine structures is designed to use the thick plates and welded by high current to obtain deep penetration. Yongrak phenomenon has been occurred frequently depending on the quality of cutting surface and it makes degrade of the welding quality and modification of the welding. As a result, it was confirmed that I Groove plasma cutting characteristics get bevel form of 2 to 4 degrees to one side direction from the vertical position with Yongrak phenomenon. This is the main reason of Yongrak phenomenon in butt joint welding and 4 degree reverse bevel on the upper surface of base metal by submerged arc welding brought the effect of significant reduction of Yongrak phenomenon.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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