The use of pure titanium and titanium alloys have been increased recently in fixed, removable prosthodontics and implant fields as a framework. But when they were used for superstructures of implant or metal framework of removable prosthesis, welding is necessary to reconnect the fracture site to control the casting distortions. To overcome the difficulties in soldering the titanium due to high oxidation property, much effort have been devoted. In this study, some of mechanical properties were compared between pure titanium and Ti-6Al-4V alloy by using after welding, electron beam welding technique and tungsten arc welding. Mechanical properties such as tensile strength, yield strength, elongation and microhardness were measured. And, in order to compare the effect of welding site and surrounding metal tissue according to the welding condition, SEM photographs were taken and element distribution was observed by Wave Dispersion Spectroscopy. Through analyses of the data, following results were obtained; 1. In items such as tensile strength, yield strength and elongation according to the welding techniques of pure titanium, only tungsten arc welded group showed significant lower value than other groups(P<0.05). 2. In items such as tensile strength and yield strength according to the welding techniques of Ti-6Al-4V alloy, control group and tungsten arc welded group showed significant difference among all the groups(P<0.05). 3. Ti-6Al-4V alloy exhibited significantly greater elongation than control group when the laser welding method and electron beam welding method were used, and elongation showed increasing tendency. 4. Pure titanium specimens exhibited increasing tendency of microhardness regardless of the weld-ing technique applied, and especially tungsten arc welded group demonstrated a great increase of microhardness than parent metal. 5. There was no hardness change in laser welded group and electron beam welded group of Ti-6Al-4V alloy, but in tungsten arc welded group, hardness changed greatly from parent metal to weld seam. 6. Through the metallographic examination and scanning electron microscopy, laser welding caused central fusion and recristallizations were formed and tungsten arc welding caused localized fusion to 0.3-0.7mm from the surface.
Recently, extruded aluminium-alloy panels have been used in the car bodies for the purpose of the light-weight of railway vehicles and FSW(Friction Stir Welding), which is superior to the arc weldings, has been applied in the railway vehicles. This paper presents the optimum design of the FSW process on A6005 extruded alloy for railway vehicles to improve its mechanical properties. Rotational speed, welding speed and tilting angle of the tool tip were chosen as design parameters. Three objective functions were determined; maximizing the tensile strength, minimizing the hardness and maximizing the difference between the normalized tensile strength and hardness. The tensile tests and the hardness tests for fifteen FSW experiments were carried out according to the central composite design table. Recursive model functions on three characteristic values, such as the tensile strength, the hardness difference(${\Delta}Hv$) and the difference of normalized tensile strength and ${\Delta}Hv$, were estimated according to the classical response surface analysis methodology. The reliability of each recursive function was verified by F-test using the analysis of variance table. Sensitivity analysis on each characteristic value was done. Finally, the optimum values of three design parameters were found using Sequential Quadratic Programming algorithm.
Kim, Hoi-Hyun;Kim, Seong-Su;Baek, Seung-Se;Kwon, Il-Hyun;Yang, Seong-Mo;Yu, Hyo-Sun
Proceedings of the KSME Conference
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2004.11a
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pp.314-318
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2004
This research is conducted to investigate weldability characteristics with various welding conditions on the 4 lap spot welded joint of structural steel sheets in automobile. The relationship between the tensile-shear strength and the indentation depth has been investigated to evaluate the weldability and the optimum welding conditions. The welding current and the welding time have a greatly affect to the tensile-shear strength compared to the electrode force. It was found that the indentation depth has a relatively close relationship with the expulsion occurrence. The optimum welding conditions were proposed for the 4 lap spot welded joint.
This study deals with high power Nd:YAG laser welding of thin steels for small pressure vessels. Full penetration welding at the overlap joint was performed so as to assure sufficient weld strength. Results showed that mid-depth weld size reduced drastically with increasing the travel speed. Position of focus had little effect on the bead formation even though short focal system was used. However, the shape factor and the bead width had closely related with the position of focus. Based on the microstructural inspection, acceptable weld was obtained when the overlap clearance was controlled up to 20% of the base metal thickness. In the case that the joint contained more clearance than the critical value, both the tensile shear strength and the tear strength were reduced. Results also demonstrated that shielding gases were proved to play a key role as far as the bead formation characteristics was taken into consideration. Blowing dry air through 5mm in diameter nozzle produced narrower bead cross-section than that of argon or nitrogen shielding.
This research is concerned with a study of failure strength evaluation on heat element gap at resistance welding. The failure strength of resistance welded joint is changed by welding factor like as current(power level), welding time(total energy), pressure etc. and another heat element factor like as number of element line, element gap etc. Tensile-shear tests were carried out with the single-lap specimen using polypropylene(PP). The failure mechanism and optimization of gap was discussed in order to explain the tensile-shear strength evaluation on heat element gap at resistance welding. Orthogonal array was used by fractional factorial design for efficient experiments.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2007.04a
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pp.265-270
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2007
According to previous research, welding-induced residual stresses in steel structures can significantly affect the fatigue behaviour. Usually, high tensile residual stresses up to the yield strength are conservatively assumed at the weld toes. This conservative assumption can result in misleading fatigue assessments. Thee welding-induced residual stresses need be known in advance for a reliable fatigue assessment, which becomes possible to an increasing extent by numerical welding simulation. In this study, a fatigue Analysis technique for steel structures with welding induced residual stress is presented. First, We calculate the history of temperature according with welding process. Secondly, residual stress with a welding thermal history was evaluated by non-linear thermal stress analysis and lastly, fatigue strength is estimated with modified Goodman equation which can consider the effect of mean stress level.
S-N fatigue tests were conducted to investigate the fatigue strength of small diameter socket and butt welded joints made of carbon steels. Experimental parameters were pipe diameter, throat depth, shape of socket welds and welding procedure. Filler metals used in SMAW and GTAW procedure were E9016-G with diameter of 4.0 mm and ER70S-G with diameter of 2.4 mm. API 5L Gr.B pipes were adopted as a small diameter branch pipes. All socket fittings were machined from ASTM A105 carbon steel. Tensile strength was not affected by the welding procedure. Fatigue strength in socket weld joints increased with increasing pipe diameter, area of weld metal and weld leg length of pipe side.
Welding and joining technology has become a core field. Therefore it is more widely applied to nonferrous metals, inorganic and polymeric materials. That is because the high performance, high function and diversification trend of materials used as industrial technology develops. In the laser welding process, STS 304 and SCP1-S were used as the base materials, the output density was fixed $7MW/cm^2$, the protective gas was argon(Ar) and the transfer rate was fixed 5 mm/sec. and it was progressed while the magnetic field is gradually increasing by 100 mT ranging 0 to 400 mT. The tensile test showed in average about 6 % tensile strength improvement in the case of the laser welding process using the magnetic fields. In the shielded metal arc welding process using SPHC only or the combination of SPHC+STS304 as base materials. The electric current was set at 80 Amperes and the protective gas used argon(Ar) the same as the laser welding process and the strength of magnetic fields. In the shielded metal arc welding process using the magnetic fields, the tensile tests showed about 5 % tensile strength improvement in the case of using SPHC only, 3 % tensile strength improvement in the case of using the combination of SPHC+ STS304. In comparing the results of numerical analysis to the results of experimental tests, it was revealed that the temperature, thermal stress distribution and the behavior of molten pool were similar to those of real tests. Consequently, it may be considered that the numerical assumption and the analytical model used in this study were reasonable.
International Journal of Advanced Culture Technology
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v.3
no.1
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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.
In this paper, a double spot welding process, utilizing electric resistance heating dies, is suggested for the spot welding of dissimilar metal plates for drawing and concurrent spot welding. This double welding process has two heating methods for the fusion welding at the interfacial zone between steel and aluminum plates, such as heating method by thermal conduction of electric resistance by welding current induced to heating dies, and heating method by electric resistance between contacted surfaces of two plates by welding current induced to copper electrode. This double welding process has welding variables such as each current induced in heating dies and in copper electrode, outer diameters of heating dies, and edge shape of copper electrode. Experiments for current conditions in welding process should be demanded in order to get successful welding strength. It was known that the welding strength could be reached to the value demanded on industry fields under such welding conditions as heating dies of outer ring dia.12mm contacted on steel plate, as heating dies of outer ring dia. 14mm contacted on aluminum plate, and as copper electrode of dia. 6.0mm, and as 3 times continuous heating method by $1^{st}$ current of 11 kA(9cycle), $2^{nd}$ current 11 kA(60cycle), $3^{rd}$ current 7 kA(60cycle) applied in steel heating dies and copper electrodes, flat edge of copper electrode, for double spot welding process of dissimilar metal plates of steel and aluminum of 1.0 mm thickness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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