The Friction Stir Welding (FSW) is a new joining method that was developed at The Welding Institute (TWI) in England in 1991. It applied heating by the rotational friction and material plastic flow. It was developed as a new joining method to solve the problems of epochally in the welding of Al alloys. In the study, 6000series of Alloy composed of Al-Mg-Si, one of the Al alloys that are utilized for shipbuilding and construction, is selected as a specimen and the numerical is executed against the welded zone of FSW. The material used in this study had the unique properties of strength and anti-corrosion, but since the welded joint of this material is easily softened by the welding heat, FSW is executed and the numerical analysis is carried out around the joint. To examine the mechanical behaviors and properties, F.E.M analysis is executed and the developed thermal-elastic-plastic finite analysis are used.
The two objectives of this study were, first, to determine the optimal friction welding process parameters using finite element simulations and, second, to evaluate the mechanical properties of the friction welded zone for large piston rods in marine diesel engines. Since the diameters of the rod and its connecting part are very different, the manufacturing costs using friction welding are reduced compared to those using the forging process of a single piece. Modeling is a generally accepted method to significantly reduce the number of experimental trials needed when determining the optimal parameters. Therefore, because friction welding depends on many process parameters such as axial force, initial rotational speed and energy, amount of upset and working time, finite element simulations were performed. Then, friction welding experiments were carried out with the optimal process parameter conditions resulting from the simulations. The base material used in this investigation was AISI 4140 with a rod outer diameter of 280 mm and an inner diameter of 160 mm. In this study, various investigation methods, including microstructure characterization, hardness measurements and tensile and fatigue testing, were conducted in order to evaluate the mechanical properties of the friction welded zone.
An attractive combination of corrosion resistance and mechanical properties in the temperature range -50 to $250^{\circ}C$ is offered by duplex stainless steel. However, undesirable secondary precipitation phase such as $\sigma$, $\gamma_2$ and $Cr_2N$ may taken place at the cooling stage from the welding processes. Therefore, this paper describes the influence of different welding procedures such as manual metal arc welding (MMA), tungsten inert gas welding (TIG) and vacuum brazing on corrosion resistance of the welded joint for UNS S31803 duplex stainless steel. Microstructure and chemical compositions of the welded joint were examined. The weight loss of specimens immersed in 6% $FeCl_3$ solution at $47.5^{\circ}C$ for 24-hours was determined and used to evaluate the pitting resistance of duplex stainless steel and their welds. The region of heat-affected zone of specimen obtained by the MMA is much wider than that resulted from TIG, therefore, the weight loss of welds by MMA was larger than that of weld by TIG. The weight loss of brazed specimens cooled from slow cooling rate was larger than those of specimens cooled from high cooling rate, because the precipitation of $\sigma$ phase. Beside that, the weight loss of brazed specimen is greater than those of the welded specimens. The galvanic corrosion was observed in brazed duplex stainless steel joints in the chloride solution.
In this study, low fatigue behavior of laser welded sheet metal were investigated. Before welding, the cross section of butt joint was prepared only by fine shearing without milling process. Specimens were same sheet metal and welding condition that using automobile manufacturing company at present. Butt joint of cold rolled sheet metal was welded by $CO_2$ laser. It is used that welding condition such as laser welding speed was 5.5m/sec and laser output power was 5kW for 0.8mm and 1.2mm sheet metal. The laser weldments were machined same or different thickness and same or different material. In order to mechanical properties of around welding zone, hardness test was performed. Hardness of welding bead is about 2 times greater than base material. We performed the low cycle fatigue tests for obtaining fatigue properties about thickness and the weld line direction of specimen. The results of strain controlled low cycle fatigue test indicate that all specimens occur cyclic softening, as indicated by the decrease in stress to reach a prescribed strain.
Recent keywords of the heavy industries are large-scale structure and productivity. Especially, the sizes of the commercial vessels and the offshore structures have been gradually increased to deliver goods and explore or produce oil and natural gas in the Arctic. High heat input welding processes such as electro gas welding (EGW) have been widely used for welding thick steel plates with flux-cored arc welding (FCAW), especially in the shipbuilding industries. Because high heat input welding may cause the detrimental effects on the fracture toughness of the welded joint and the heat affected zone, it is essential to obtain the sufficient toughness of welded joint. There are well known that the fracture toughness like CTOD, CVN, and KIC were very important factors in order to secure the safety of the structures. Furthermore, the welding residual stress should be considered to estimate the unstable fracture in both EGW and FCAW. However, there are no references on the welding residual stress distribution of EGW and FCAW with thick steel plates. Therefore the welding residual stresses were very important elements to evaluate the safety of the welded structure. Based on the measurement results, the characteristics of residual stress distribution through thickness were compared between one-pass electron gas welding and multi-pass flux-cored arc welding. The longitudinal residual stress in the multi-pass flux-cored arc welding is tensile through all thicknesses in the welding fusion zone. Meanwhile, longitudinal residual stress of EGW is tensile on both surfaces and compressive at the inside of the plate. The magnitude of residual stresses by electron gas welding is lower than that by flux-cored arc welding.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.511-515
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2002
Extruded and cast plates of AZ type magnesium alloys were successfully joined by friction stir welding (FSW). Effect of FSW conditions on the formation of the defect was revealed in relation to tool rotation speed and specimen travel speed. Magnesium alloy with higher aluminum content became difficult to be joined and the optimum condition without defect was restricted into narrow condition range. The structure of the stirred zone was a fine-grained recrystallized structure even in the case of cast AZ91D. FSW joint had better mechanical properties than those of GTA welded joint. Especially the toughness of the stirred zone increased more than that of the base metal.
A large number of welded steel moment-resisting framed (SMRF) structures failed due to brittle fracture induced by ductile fracture at beam-to-column connections during 1994 Northridge earthquake and 1995 Kobe (Hyogoken-Nanbu) earthquake. Extensive research efforts have been devoted to clarifying the mechanism of the observed failures and corresponding countermeasures to ensure more ductile design of welded SMRF structures, while limited research on the failure analysis of the ductile cracking was conducted due to lack of computational capacity and proper theoretical models. As the first step to solve this complicated problem, this paper aims to establish a straightforward procedure to simulate ductile cracking of welded joints under monotonic tension. There are two difficulties in achieving the aim of this study, including measurement of true stress-true strain data and ductile fracture parameters of different subzones in a welded joint, such as weld deposit, heat affected zone and the boundary between the two. Butt joints are employed in this study for their simple configuration. Both experimental and numerical studies on two types of butt joints are conducted. The validity of the proposed procedure is proved by comparison between the experimental and numerical results.
본 연구에서는 HSA800 60mm 강재의 SAW 용접성 및 이음성능을 확인하기 위해 후열처리 1시간과 2시간에 대한 SAW 공시체를 제작하여 9종의 시험을 실시하였다. 용접부 충격시험, 굽힘시험, 경도시험, 매크로조직시험, 마이크로조직시험 결과 SAW PH1 및 PH2는 양호한 용접부로 나타났으나, 화학성분시험 결과 P성분이 KS를 만족하지 못하였다. 용접부 평판 및 봉형 인장시험결과 SAW PH1에 비하여 PH2의 기계적 특성이 양호하게 나타났기 때문에 SAW의 경우 후열처리는 2시간을 권장한다.
The microstructures and mechanical properties of friction stir welded lap joints of Inconel 600 and SS 400 were evaluated; friction stir welding was carried out at a tool rotation speed of 200 rpm and welding speed of 100 mm/min. Electron back-scattering diffraction and transmission electron microscopy were introduced to analyze the grain boundary characteristics and the precipitates, respectively. Application of friction stir welding was notably effective at reducing the grain size of the stir zone. As a result, the reduced average grain size of Inconel 600 ranged from $20{\mu}m$ in the base material to $8.5{\mu}m$ in the stir zone. The joint interface between Inconel 600 and SS 400 showed a sound weld without voids and cracks, and MC carbides with a size of around 50 nm were partially formed at the Inconel 600 area of lap joint interface. However, the intermetallic compounds that lead to mechanical property degradation of the welds were not formed at the joint interface. Also, a hook, along the Inconel 600 alloy from SS 400, was formed at the advancing side, which directly brought about an increase in the peel strength. In this study, we systematically discussed the evolution of microstructures and mechanical properties of the friction stir lap joint between Inconel 600 and SS 400.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제3권1호
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pp.61-67
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2015
The application of SS400 carbon steel and AISI430 ferritic stainless steel joint has been increased in industries because of the advantage of both metals was able to increase the service lifetime of the important structures. Therefore, a fusion welding process that could produce a sound weld and good joint properties should be optimized. This research is aimed to weld a butt joint of SS400 carbon steel and AISI430 ferritic stainless steel using Gas Metal Arc Welding (GMAW) welding process and to study the effects of welding parameters on joint properties. The experimental results were concluded as follows. The optimized welding parameter that produced the tensile strength of 448 MPa was the welding current of 110A, the welding speed of 400 mm/min and the mixed gas of $80%Ar+20%CO_2$. Increase of the welding current affected to increase and decrease the tensile strength of the joint, respectively. Lower welding current produced the incomplete bonding of the metals and indicated the low tensile strength. Microstructure investigation of the welded joint showed a columnar grain in the weld metal and a coarse grain in the heat affected zone (HAZ). The unknown hard precipitated phases were also found at the grain boundaries of the weld metal and HAZ. The hardness profile did not show the difference of the hardness on the joint that was welded by various welding currents but the hardness of the weld metal was higher than that of the other location.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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