The Nd:YAG laser process is known to have high speed and deep penetration capability to become one of the most advanced welding technologies. This paper describes the machining characteristics of SM45C carbon steel welding by use of an Nd:YAG laser. In spite of its good mechanical characteristics, SM45C carbon steel has a high carbon contents and suffers a limitation in the industrial application due to the poor welding properties. The major process parameters studied in the present laser welding experiment were position of focus, travel speed and laser power. Optical microscope and SEM were used to investigate the microstructures of the welded zone. The experimental results showed that penetration depth of the welding process increases with laser power. Both the microstructural investigation and the theoretical calculations indicated that materials undergoes a very high heating and cooling cycle during welding process. It was also found that the austenite nucleation takes place at the initial stage and the completion temperature of austenite transformation is much higher than in the case of the arc welding.
IIn this study, used is the equivalent loading method based on the inherent strain to predict the welding deformation of panel members. Equivalent loads are computed from the inherent strain distribution around weld line, and then applied for the linear finite element analysis. Thermal deformation of panel members can be, of course, carried out through the rigorous thermal elasto-plastic analysis procedure but it is not practical in applying to predicting the welding deformation of large structures such as blocks found in a ship structure from view of computing time. The present equivalent load approach has been applied to flat plate model to verify the present approach, and to several curved plate models having the curvature in the welding direction to investigate the effect of the longitudinal curvature upon the weld-induced deformation. The results are compared with those by thermal elasto-plastic analysis. As far as the present results are concerned, it can be said that the present approach shows good agreement with the results by welding experiment and the rigorous thermal elasto-plastic analysis. The present approach has been also applied to predict the welding deformation of panel block as for application illustration to practical model.
International Journal of Advanced Culture Technology
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제3권1호
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pp.179-187
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2015
This study presents the experimental results of the Friction Stir Welding (FSW) of AA6063 aluminum alloy and AISI304 stainless steel butt joint by varying the welding parameters such as the rotating speed and the welding speed. The main results are as follows. The variation of the welding parameters produced various characteristic interfaces and had distinct influences on the joint properties. Increasing the rotating speed and the welding speed decreased the joint tensile strength because it produced the defect on the joint interface. The optimum welding parameter that could produce the sound joint was a rotating speed of 750 rpm and the welding speed of 102 mm/min with the tensile strength of 71 MPa.
Friction welding is a very useful joining process to weld metals which have axially symmetric cross section. In this paper, for the friction welding with tube-to-tube shape, the feasibility of industry application was determined using analyzing mechanical properties of weld and optimized welding variables was suggested. In order to accomplish this object, rotating speed, friction heating pressure, and friction heating time were selected as the major process variables and the experiment was performed in three levels of each parameter. Weld characteristic was investigated in terms of weld shape and metal loss, and 7mm of metal loss was regarded as the optimal metal loss. By tensile test, tensile strength and yielding strength was measured and fracture was occurred at base metal. In order to optimize the welding condition, fitness function was defined with respect to metal loss and yielding strength and the fitness values for each welding condition could be calculated in experimental range. Consequently, we set the optimal welding condition as the point which had maximum value of fitness function. As the result of this paper the optimal welding variables could be suggested as rotating speed was 1300 rpm, friction heating pressure was 15 MPa, and friction heating time was 10 sec.
Weldability of Friction Stir Welded(FSW) AZ31B-H24 Mg alloy sheet with 4m thick was evaluated by changing welding speed. The sound welding conditions mainly depended on the suffiicient welding heat input during the process. The insufficient heat input resulted in the void like defect in the weld zone. Higher welding speed caused a larger inner void or lack of bonding. The defects were distributed at the stir zone or the transition region between stir zone and thermo-mechanical affected zone (UE). The size of defects slightly increased with increasing welding speed. These defects had a great effect on the joint strength of weld zone. The weld zone was composed of stir zone, TMAZ and heat affected zone. The stir zone was cosisted of fine recrystallized structure with $5-8\mu\textrm{m}$ in the mean grain size. The hardness of weld zone was near the 60HV, which was slightly lower than that of base metal. The maximum joint strength was about 219MPa that was 75% of that of base metal and the yield strength was also lower than that of base metal partly due to the existance of defects.
Friction stir welding is one of the interesting welding methods for titanium and its alloy which proceeds with plastic flow due to thermo-mechanical stirring and friction heat. Solid-state welding can solve severe problems such as high-temperature oxidation, interstitial oxygen diffusion and grain coarsening by liquid-state welding. Dynamic recrystallization and grain refinement can vary significantly with the plunging load and rotational speed of tool during friction stir welding, and suitable process conditions must be optimized to obtain microstructure and better mechanical characteristics. Suitable FSW conditions were 1000 kg of plunging load and 200 rpm of rotational speed and it showed YS 270 MPa, UTS 332.1 MPa, and El 17.3%, which were very similar to those of wrought titanium sheet.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.408-411
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2002
Effect of in-situ vibration on the properties of A-grade steel SMA weldment has been investigated. Welding was performed on the steel fixed at the experimental jig under the mechanical vibration of a given frequency. The applied frequency varied from 39 to 43.5 Hz (harmonic frequency). For weldments formed under the vibration with a sub-harmonic frequency, both the columnar width of the weld metal and the prior austenite grain size of the HAZ near the fusion line clearly decreased. This indicates that the vibration increase the cooling rate after welding. Vibration effect was also found at the weld metal formed at the center region of the weldment. The weld metal showed liner microstructure both in columnar zone and in equiaxed zone with thinner grain boundary ferrite. However mechanical properties of the weld metal did not exactly follow the microstructural changes developed under the vibration. The weld metal formed under the vibration revealed higher yield and tensile strength but lower ductility and impact toughness, compared with the conventional weld metal.
The properties of GTA weld for ferritic stainless steel have been studied with different $O_2$ contents in Ar shielding gas at the constant welding speed. A small amount of $O_2$ (0.01~1.0%) was mixed in Ar shielding gas in order to improve the weld penetration. The fully penetrated GTA weld was acquired at 160A weld current shielded by pure Ar gas. Addition of oxygen larger than 0.1% made a full penetration at lower weld current than 160A. The small addition of $O_2$ in Ar shielding gas improved the penetration properties of GTA weld because the $O_2$ in the molten pool accelerated the flow of molten pool and changed the flow pattern from outward to inward direction. The impact energy and DBTT (Ductile- Brittle- Transition-Temperature) of the GTA weld shielded by Ar+$O_2$ (less 0.3%) was similar and the corrosion properties of GTA weld was slightly inferior to those of GTA weld shielded by pure Ar gas.
본 연구에서는 일정한 회전 속도에서 용접 속도를 제어하여 AZ61 마그네슘 합금에 적합한 입열량 조건을 도출하였다. 또한 산업적 측면에서는 더 빠른 용접 속도가 요구되기 때문에 용접 속도에 따른 효과를 연구하였다. 회전 속도 변수는 800rpm으로 일정하게 적용하였고, 용접 속도는 100 - 500mm/min 으로 변화시켜 용접부의 거동을 관찰 및 평가하였다. 기계적 물성 평가를 위하여 인장 및 경도 시험을 수행하였으며, 미세구조 관찰과 용접부의 건정성을 판단하기 위하여 광학현미경을 사용하였다. 용접 속도가 400mm/min 이상 적용되었을 때 용접부 내부에서 결함이 관찰되었다. 용접 속도가 증가할수록 교반부의 결정립 크기는 작아졌으며, 경도 또한 비례 증가하는 경향을 보였다. 회전속도 800rpm, 용접 속도 200mm/min과 300mm/min 일 때, 용접부 내 외부 적으로 결함이 없었으며, 우수한 기계적 물성이 기록되었다. 이때, 접합 효율은 각각 100.5%, 101.2%이었고, 최대인장강도가 모재의 강도와 유사하였다. 인장 시편의 파괴는 시편의 전진측과 교반부 사이에서 발생하였으며, 이는 횡단면부 경도 분포에서 경도가 일시적으로 감소하는 위치와 일치하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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