Printer Friendly

TECHNOLOGINIU PARAMETRU ITAKOS VIRINTINES JUNGTIES SAVYBEMS TYRIMAI, SUVIRINANT AISI 304 PLIENA.

Ivadas

AISI 304 plienas--tai universaliausias ir placiausiai naudojamas nerudijantysis plienas. Jis turi puikiu formavimo ir suvirinimo savybiu. AISI 304 plienas lengvai suspaudPiamas arba suplakamas i ivairius komponentus, skirtus naudoti pramones, architekturos ir transporto srityse. Jis taip pat yra gerai atkuriamas, gali buti suformuotas i ivairias formas ir naudojamas neatkaitintas.

AISI 304 tipo nerudijantysis plienas placiai naudojamas maisto pramoneje. Kitos naudojimo sritys yra architektura, chemine tara, Uilumokaiciai, kasybos iranga ir verPles, varPtai ir sraigtai. 304 tipo nerudijantysis plienas taip pat naudojamas kasybos ir vandens filtravimo sistemose ir daPymo pramoneje (Feramuz, Kac ir Gunduz, 2009; Valiulis, 2007).

Gaminant nerudijanciojo plieno dalis daPnai susiduriama su detaliu deformacijomis del suvirinimo procesu itakos. Dalis deformaciju buna tik pavirUines. Del suvirinimo Uilumos Ualtinio poveikio metalas perkaista, Uilumos paveiktoje zonoje daPnai atsiranda didesniu kristalizaciniu grudeliu, kurie pablogina metalo savybes.

1. Suvirinamumas

Austenitinio plieno suvirinimas del fizikiniu plieno savybiu gerokai skiriasi nuo feritinio ar martensitinio plieno. Austenitinio plieno Uilumos laidumas yra perpus maPesnis uP feritinio plieno, todel Uilumos kiekis, reikalingas tam paciam ivirinimo gyliui pasiekti, yra daug maPesnis. Austenito pletimosi koeficientas yra 30-40 % didesnis negu ferito, todel suvirinant gali susidaryti didesniu deformaciju ir liekamuju itempiu.

Suvirinimo voneles metalas yra klampesnis negu feritinio ar martensitinio plieno, todel pablogeja skystojo metalo tekejimas, jo vilgumas ir del nesilydymo gali atsirasti defektu. Suvirinant Uiuos plienus, didPiausia rupesti kelia kristalizaciniai ir likvaciniai itrukiai. eiu defektij nebuna, jeigu reguliuojant voneles metalo chemine sudeti siuleje kristalizacijos metu susidaro daugiau kaip 3 % ferito. Jeigu siules metale negali buti ferito, tai, siekiant iUvengti itrukiu, virinama maPa tiesine energija, suvirinami gaminiai negali buti iverPti. Elementu, kurie formuoja fazes, pasiPymincias Pema lydymosi temperatura (S, P, B, Nb, Si, Ti), kiekis turi buti minimalus (NaruUkevicius, 2010).

2. Defektai, atsirandantys suvirinant arba suvirinus

Itrukiai. Virinamam plienui greitai kaistant ir auUtant, siules ir Ualia siules esanciame metale daPnai atsiranda itrukiu ar plyUiu. Itrukius galima skirti i dvi grupes: susidarancius suvirinant ir atsirandancius konstrukcija naudojant. Itrukius, naudojant konstrukcija, sukelia virintines jungties termociklavimas, vibracijos, aplinkos poveikis.

Korozija--metalu irimas del fizikines ir chemines saveikos su aplinka, kai metalas pereina i oksiduota bukle ir praranda jam budingas savybes.

Korozinis plieno atsparumas priklauso nuo strukturos fazinio, strukturinio ir cheminio vienodumo, nes visi Uie veiksniai lemia metalo pavirUiaus elektrocheminio potencialo tolyguma. Chromo karbidu ar kitokiu junginiu susidarymas blogina korozini plieno atsparuma. Ilga laika aukUtoje temperaturoje eksploatuojamame pliene iU kieto tirpalo ant grudeliu ribu iUsiskiria chromo karbidai.

Deformacijos - gaminant nerudijanciojo plieno dalis daPnai susiduriama su detaliu deformacijomis del suvirinimo procesu itakos. Dalis deformaciju buna tik pavirUines. Del suvirinimo Uilumos Ualtinio poveikio metalas perkaista, Uilumos paveiktoje zonoje daPnai atsiranda didesniu kristalizaciniu grudeliu, kurie pablogina metalo savybes (Wang et al., 2017a, 2017b; Woei-Shyan, Jen ir Chi-Feng, 2004).

Kad butu uPkirstas kelias ir paUalinta neigiama suvirinimo itaka suvirinamoms dalims, butina kontroliuoti temperatur e tarp suvirinimo eigu. Taciau, norint palaukti, kol siule atvs, uPtrunka daug laiko, del to nukencia darbo efektyvumas.

Kadangi dalys yra maPos, suvirinimo Uiluma negali buti greitai paskirstyta ir dalys iUkraipo, o tai labai veikia detaliu iUvaizda ir forma (Andersson, 2005; Kondapalli, Chalamalasetti ir Nageswara, 2014; Samantaray, Kumar, Bhaduri ir Dutta, 2013).

3. Tyrimas

Tyrimui atlikti buvo naudojama iranga ir medPiagos (Pr. 1 lentele): modeliavimo programa ANSYS, pusautomatis ,,KEMPPI FastMig Pulse 450" su vielos tiekimo mechanizmu ,,MXF 65" ir auUintuvu ,,FastCool 10", AISI 304 klases plokUteles ir pridetine viela ,,Esab OK Autrod 316LSi", dujos ,,AGAMIX2", kietmatis ,,IlMT-3", kalibruotas slankmatis.

4. Tyrimo rezultatai ir analize

Tiriant technologiniu parametru itaka virintines jungties savybems suvirinant AISI 304 pliena, buvo nustatytos atsirandancios bandiniu deformacijos, taip pat atlikti kietumo matavimai siuleje.

PrieU pradedant virinti bandinius, atlikti skaiciavimai pasitelkiant programa. Modelis (1 paveikslas) nubraiPytas naudojant baigtiniu elementu skaiciavimo programa ANSYS pagal padaryta suvirinimo procedurij apraUa (SPA). Atlikti skaiciavimai, kurie suteikia galimybe stebeti, kokie pokyciai vyksta virintineje siuleje apkrovus jegomis.

Modeliavimas parode, kurioje vietoje yra didPiausi itempiai (2, 3 paveikslai) ir poslinkiai (4 paveikslas). Tame kampe, kuriame susikerta briaunos, jis nusklembiamas ir tampa bukas, susidaro didPiausi itempiai.

Atlikus kompiuterini modeliavima, kitas Pingsnis yra AISI 304 plieno plokUteliii paruoUimas suvirinti, suvirinimas (5 paveikslas), bandinhj vizualine apPiura ir deformaciju nustatymas.

Suvirinus atlikta virintiniu siuliu apPiurimoji kontrole pagal LST EN ISO 5817:2014 standarta.

Suvirinant buvo keiciama srove ir vielos tiekimo greitis. Keiciami parametrai turejo itakos virintines siules plociui ir bandiniu deformaciju dydPiui. Naudoti parametrai ir gauti rezultatai suvirinus pateikti 2 lenteleje. Deformacijos yra iUmatuotos naudojant elektronini slankmati BMI su kalibravimo patikra.

Rezultatai parodo, kad suvirinimo deformacija (6 paveikslas) yra didPiausia, kai virinama maPa srove arba labai didele, bet virinant maPa srove tuo paciu metu buvo ir maPas suvirinimo vielos tiekimo greitis.

Kitas bandymas buvo kietumo matavimas siuleje. Kietumo matavimai, atsiPvelgiant i standarta LST EN ISO 9015-1:2001, atliekami siuleje, terminio poveikio srityje ir pagrindiniame metale (7 paveikslas). Pasirinktas kietumo matavimo budas atskiromis ispaudomis. IU viso buvo parinkti keturi bandiniai. Kiekvienam bandiniui buvo padarytos aUtuonios ispaudos skirtingose vietose (8 paveikslas).

IUvados

Modeliavimas parode, kurioje vietoje yra didPiausi itempiai. DidPiausi itempiai susidare ten, kur susikerta briaunos, nusklembiamas ir tampa bukas kampas. Norint sumaPinti itempius ir siekiant tolygesnio ju pasiskirstymo, reikia kampa dar labiau suapvalinti.

Suvirinus bandinius ir pamatavus deformacijas, rezultatai parode, kad suvirinimo deformacija yra didPiausia, kai virinama maPa srove arba labai didele, bet virinant maPa srove tuo paciu metu buvo ir maPas suvirinimo vielos tiekimo greitis.

Kietumo matavimas Vikerso metodu atskleide, kad visu bandiniu kietumo matavimo rezultatai yra panaUus. Kietumas HV padideja terminio poveikio zonoje ir apatineje siuleje, o virUutines siules ir pagrindinio metalo srityse panaUus. Kadangi visu bandiniu kietumo matavimai pagrindiniame metale ir siuleje panaUus, vadinasi, pridetine viela buvo parinkta gerai.

Literatura

AISI 304 material properties. (2017). Prieiga per interneta: http://www.makeitfrom.com/material-properties/AISI-304-1.4301-S30400-Stainless-Steel

Andersson, R. (2005). Deformation characteristics of stainless steels (132 p.). Lulea University of Technology.

Feramuz, K., Kac, R., & Gunduz, S. (2009). The effect of process parameter on the properties of spot welded cold deformed AISI304 grade austenitic stainless steel. Journal of Materials Processing Technology, 209(8), 4011-4019.

https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2008.09.030

Kondapalli, S. P., Chalamalasetti, S. R., & Nageswara, R. D. (2014). A Review on welding of AISI 304L austenitic stainless steel. Journal of Mechanical Engineering and Technology, 1-11.

LST EN ISO 9015-1:2001 Metalu virintiniu siuliu ardomieji band-ymai. Kietumo bandymai. 1 dalis. Lankinio suvirinimo jungciu kietumo bandymas.

Mahdavinejad, R. A., & Saeedy, A. (2011). Investigation of the influential parameters of machining of AISI 304 stainless steel. Indian Academy of Sciences, Sadhana, 36(6), 963-970.

https://doi.org/10.1007/s12046-011-0055-z

NaruUkevicius, J. (2010). Suvirinimas. Senoja (236 p.).

Samantaray, D., Kumar, V., Bhaduri, A., & Dutta, P. (2013). Mi-crostructural evolution and mechanical properties of type 304 L Stainless Steel Processed in Semi-Solid State. International Journal of Metallurgical Engineering, 2(2), 149-153.

Valiulis, A. V. (2007). Legiruotieji plienai ir ju suvirinimas. Vilnius: Technika. https://doi.org/10.3846/906-S

Wang, H., Jing, H., Zhao, L., Han, Y., Lv, X., & Xu, L. (2017a). Dislocation structure evolution in 304L stainless steel and weld joint during cyclic plastic deformation. Materials Science & Engineering: A, 690, 16-31.

https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.02.090

Wang, H., Jing, H., Zhao, L., Han, Y., Lv, X., & Xu, L. (2017b). Uniaxial ratcheting behavior of 304L stainless steel and ER308L weld joints. Materials Science & Engineering: A, 708, 21-42. https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.09.109

Woei-Shyan, L., Jen, C, & Chi-Feng, L. (2004). Deformation and failure response of 304L stainless steel SMAW joint under dynamic shear loading. Materials Science and Engineering: A, 381, 206-215. https://doi.org/10.1016/j.msea.2004.04.034

RESEARCH OF THE TECHNOLOGICAL PARAMETERS INFLUENCE ON THE WELD PROPERTIES OF WELDED STEEL AISI 304

M. Sereika, V. Varnauskas, I. Gedzevicius

Abstract

The article analyzes the influence of technological parameters on the properties of welded joints by welding AISI 304 steel. In order to get the results was carried out computer modeling with the finite element modeling program ANSYS, welded samples performed visual inspection, hardness testing to make a seam. Results of the study are presented in tabular and graphic representation, the conclusions.

Keywords: AISI 304 stainless steel, welding, deformation, weld hardness testing, numerical simulation.

Mantvydas SEREIKA, Valentinas VARNAUSKAS, Irmantas GEDZEVICIUS*

Vilniaus Gedimino technikos universitetas, Vilnius, Lietuva Gauta 2018 m. lapkricio 30 d; priimta 2018 m. gruodPio 11 d.

(*) Autorius susiraUineti. El. paUtas irmantas.gedzevicius@vgtu.lt

https://doi.org/10.3846/mla.2019.7065
1 lentele. Pagrindines ir pridetines medPiagu savybes
Table 1. Properties of base and additional materials

MedPiaga             EN1.4301 / AISI304  EN1.4430 /AISI316LSi
                     (pagrindine)        (pridetine)

Tamprumo modulis     200 GPa             200 GPa
eiluminio laidumo    16 W/m-K            15 W/m-K
koehcientas
Spec. Uilumos        500 J/kg-K          470 J/kg-K
koehcientas
Temperaturinis       17 pm/m-K           16 pm/m-K
pletimosi
koehcientas
Tankis               7,8 g/[cm.sup.3]    7,8 g/[degrees]
Puasono koehcientas  0,3                 0,3

2 lentele. Suvirinant naudoti parametrai ir suvirinus gauti rezultatai
Table 2. Welding parameters and results

Nr.  Suvirinimo sroves  Suvirinimo vielos greitis,  Virintines jungties
     stiprumas, A       m/min                       iUlinkis, mm

1    68                 2,8                         7,47
2    90                 4,3                         3,78
3    100                4,8                         5,32
4    103                4,6                         3,27
5    106                5,2                         5,31
6    108                4,3                         3,64
7    110                4,7                         2,99
8    112                5,3                         4,34
9    117                5,4                         4,13
10   120                5,1                         6,06

Nr.  Siules plotis, mm

1    11,05
2    12,50
3    10,55
4    10,60
5    10,60
6    13,39
7    13,40
8    11,15
9    12,22
10   13,71
COPYRIGHT 2019 Vilnius Gediminas Technical University
No portion of this article can be reproduced without the express written permission from the copyright holder.
Copyright 2019 Gale, Cengage Learning. All rights reserved.

Article Details
Printer friendly Cite/link Email Feedback
Title Annotation:Mechanics, material science, industrial engineering and management/Mechanika, medziagu inzinerija, pramones inzinerija ir vadyba
Author:Sereika, Mantvydas; Varnauskas, Valentinas; Gedzevicius, Irmantas
Publication:Science - Future of Lithuania
Date:Jan 1, 2019
Words:1562
Previous Article:INFLUENCE OF HEAT TREATMENT ON MICROSTRUCTURAL EVOLUTION AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF AA6061 ALUMINUM ALLOY.
Next Article:APSAUGINIU KOMPOZICINIU DANGU METALINES NIKELIO MATRICOS PAGRINDU TYRIMAS.

Terms of use | Privacy policy | Copyright © 2022 Farlex, Inc. | Feedback | For webmasters |