A comprehensive study on the microstructure and mechanical properties of arc girth welded joints of spiral welded high strength API X70 steel pipe

In the paper, the effect of welding technology on the microstructure and mechanical properties of girth welded joints was presented. Metallographic examinations based on light microscopy and SEM were conducted on girth welded joints of API X70 steel pipe. Research has shown that microstructure of the heat-affected zone (HAZ) of MMA girth welded joints is not homogeneous and depends on the thermal history of each area during the welding process. Near the fusion line the zone is coarse, and further away there is a fine-grained zone. In the area of root passes the microstructure consists of recrystallized ferrite grains unlike to cap passes where the fine bainitic microstructure can be observed. In the case of MAG girth welded joints, the weld microstructure consists of primary austenite grains. The primary austenite boundaries serve as nucleation sites of ferrite. The microstructure of the HAZ varies continuously from a coarse—to fine-grained microstructure of the base material. The results of mechanical properties of girth welded joints are also presented. The hardness and strength of arc welded joints depend on welding filler materials as well as welding technology. The results of hardness distribution of MMA and MAG girth welded joints confirmed the results of microstructural evaluation

Microstructural Characterisation of Friction Stir Processed Cast AlSi9Mg Aluminium Alloy

Aluminium alloy castings become more popular when a refined microstructure and a uniform distribution of Si particles are easily produced. One of the technologies that can fulfil these requirements is Friction Stir Processing (FSP). Therefore, the formation of various microstructural regions during FSP of AlSi9Mg alloy has been studied. It is presented that each of the regions are characterized by unique microstructures. Prior to FSP, the microstructure of a representative as-cast aluminium alloy was composed of Al dendrites and a nonuniform distribution of Si and Fe. FSP microstructurally modified and significantly refined the as-cast material, effectively eliminating the microstructural segregation and porosity of the base material. The characteristic microstructures are reflected in the hardness distribution. The hardness of the modified area was different from the base material

Spectrophotometric measurements of welding are light emission TIG method

W pracy przedstawiono wyniki rejestracji natężenia promieniowania widzialnego łuku spawalniczego metody TIG w zakresie od 340 do 860 nm. Zbadano zależność pomiędzy natężeniem prądu spawania, długością łuku spawalniczego a natężeniem promieniowania widzialnego łuku spawalniczego. Przeprowadzono modelowanie rozkładu widma promieniowania łuku spawalniczego funkcjami Lorentza, Voighta i Gaussa. Obliczono wybrane wielkości charakterystyczne linii widmowej. Do znalezienia zależności wiążącej natężenie promieniowania łuku spawalniczego dla wybranej linii widmowej 698,23 nm, natężenia prądu spawania w zakresie 25-300 A i długości łuku spawalniczego w zakresie 1-5 mm wykorzystano sztuczne sieci neuronowe. Stwierdzono, że monitorowanie promieniowania widzialnego łuku spawalniczego metody TIG może być wykorzystywane do kontrolowania długości łuku.The results of visible radiation intensity of the TIG welding are in the range of 340-860 nm have been presented. The correlation between welding current, are length and the intensity of welding are visible radiation has been examined. Distribution of a radiation spectrum of the electric are light emission was modeled with Lorentz, Gauss, and Voight fitting functions. Selected characterisctic values of a spectral line were calculated. The fitting for single wavelength and multi wavelengths was carried out. The best result was obtained with the Lorentz function. Artificial neuron networks were used to find a correlation between the intensity of are light emission for single emission line 698,23 nm, welding current in the range of 30-300 A, and the are length in the range of 2-5 mm. It was stated, that monitoring of the TIG welding are visible radiation can be used to control the welding are length

Analiza zależności parametrów procesu tarciowego modyfikowania warstwy wierzchniej i momentu obrotowego narzędzia

The effect of rotational and travelling speeds and down force on the torque in Friction Stir Processing (FSP) process is presented. The relationship between rotational speed and torque was modelled by an exponential function. The dependence of the travelling speed and down force affecting the torque was successfully approximated by linear functions. To find a dependence combining the spindle torque acting on the tool with the rotational speed, travelling speed and down force the artificial neural networks was applied. Studies have shown that the increase of rotational speed causes the decrease of torque while the increase in the travelling speed and down force causes the increase of the torque at the same time. Tests were conducted on casting aluminium alloy AlSi9Mg. Application of FSP process resulted in a decrease of the porosity in the modified material and refined microstructure.W pracy przedstawiono wpływ prędkości obrotowej i przesuwu oraz siły docisku na moment obrotowy w procesie modyfikowania warstw wierzchnich metodą tarcia (Friction Stir Processing – FSP). Przyjęto, że zależność pomiędzy prędkością obrotową i momentem obrotowym jest funkcją ekspotencjalną. Natomiast dla wyznaczenia zależności pomiędzy prędkością przesuwu i siłą docisku użyto funkcji liniowej. Metodą sieci neuronowych ustalono zależność wartości parametrów technologicznych i momentu obrotowego narzędzia. Analiza wyników badań wykazała, że zwiększenie prędkości obrotowej powoduje zmniejszenie momentu, natomiast wzrost prędkości przesuwu i siły docisku wzrost momentu obrotowego. W badaniach stosowano odlewniczy stop aluminium AlSi9Mg. Stosowany proces FSP spowodował zmniejszenie porowatości w modyfikowanej warstwie wierzchniej stopu oraz rozdrobnienie jego ziaren

Investigation of Friction Stir Processing Process of AK64 aluminium alloy

Technologia tarciowej modyfikacji warstw wierzchnich z mieszaniem materiału (Friction Stir Processing - FSP) to nowa metoda wywodząca się z procesu zgrzewania Friction Stir Welding — FSW, która pierwotnie została opracowana dla stopów aluminium. Metoda FSP pozwala miejscowo modyfikować i kontrolować warstwy wierzchnie materiału. Proces ten powoduje intensywne odkształcenie plastyczne, mieszanie materiału i jego homogenizację w strefie mieszania. Technologia FSP z powodzeniem może być stosowana do rozdrabniania mikrostruktury, wytwarzania kompozytów oraz modyfikowania mikrostruktury materiałów. W pracy przedstawiono wyniki badań procesu FSP prowadzonego na odlewniczym stopie aluminium AK64. Badania obejmowały określenie wpływu warunków prowadzenia procesu na ciepło generowane w obszarze mieszania oraz wartość momentu działającego na narzędzie. Wyniki badań wykazały, że wzrost prędkości obrotowej narzędzia powoduje zmniejszenie momentu działającego na nie oraz zmniejszenie ilości ciepła generowanego w obszarze mieszania. Równocześnie wykazano, iż wzrost prędkości przesuwu narzędzia powoduje wzrost momentu oraz wzrost ilości generowanego ciepła. Z badań metalograficznych wynika, że głębokość oddziaływania narzędzia w dużym stopniu zależy od prędkości obrotowej narzędzia, a w mniejszym od prędkości jego przesuwu.Friction Stir Processing (FSP), based on the general principles of friction stir welding (FSW) technology, is a solid state joining process originally developed for aluminium alloys. FSP is a technique which makes possible to obtain localized modification and control of microstructures in near - surface layers of processed materials. The FSP causes intense plastic deformation, material mixing, and thermal exposure, resulting in significant microstructural refinement, densification, and homogeneity of the processed zone. The FSP technique has been successfully used for producing the fine-grained structure and surface composite, modifying the microstructure of materials, and synthesizing the composite and intermetallic compound in situ. In the present paper, the results of FSP process for die casting aluminium alloy grade AK64 are presented. The investigations have covered the determination of the influence of conditions of FSP process on heat generation in the stir zone as well as the torque action on the tool. The results have revealed that the increase in rotational speed of a tool causes the decrease in torque and heat generation in the stir zone. Simultaneously, the results indicated that the increase in traveling speed of tool causes increase in torque and heat generation. The metallographic examination of modified surfaces has shown that penetration depth of shoulder depends, to a large extent, on the rotation speed and, to the smaller extent, on traveling speed

Badanie procesu tarciowej modyfikacji warstw wierzchnich z mieszaniem materiału odlewniczego stopu aluminium AlSi6Cu4

The present paper deals with the Friction Stir Processing (FSP) of an AlSi6Cu4 cast aluminium alloy. The emphasis was placed on the determination of an influence FSP parameters and the torque action on the tool. It was found that an increase in rotational speed of the tool causes a decrease in the torque. Simultaneously, the results showed that an increase in travelling speed of the tool brings about an increase in the torque. The metallographic examination of the processed surface layer of the material has shown that the depth of the layer in which the microstructure was modified by the shoulder action depends to a large extent on the rotation speed and to a lesser extent on the travelling speed.W pracy przedstawiono wyniki badań procesu FSP prowadzonego na odlewniczym stopie aluminium AlSi6Cu4. Badania obejmowały określenie wpływu warunków prowadzenia procesu na wartość momentu działającego na narzędzie. Wyniki badań wykazały, że wzrost prędkości obrotowej narzędzia powoduje zmniejszenie momentu działającego na nie. Równocześnie wykazano, iż wzrost prędkości przesuwu narzędzia powoduje wzrost momentu. Z badań metalograficznych wynika, że głębokość oddziaływania narzędzia w dużym stopniu zależy od prędkości obrotowej narzędzia, a w mniejszym od prędkości jego przesuwu

Tarciowa modyfikacja warstw wierzchnich z mieszaniem materiału - analiza procesu

Results of friction stir processing (FSP) of aluminium alloy 6082 are presented in this paper. The FSP is an emerging metal working technology that can provide localized modification and control of microstructures in near surface layers of processed metallic components. This technology represents an adaptation of the principle of friction stir welding (FSW), a solid state joining process originally developed at the Welding Institute in the United Kingdom. Investigations were conducted on the welding machine, built on the base of the conventional, vertical milling machine equipped with LOWSTIR device - weld monitoring system plus software to display real time numerical values of forces and torque. The goal of the research was to determine the relationship between processing parameters and quality of the processed surface, forces and spindle torque acting on the tool. Results indicate that the quality of FSP zone is good in the limited range of processing parameters. The increase of the rotation speed of a tool causes the decrease in the spindle torque and increase in the heat generation.W artykule przedstawiono wyniki badań procesu tarciowej modyfikacji warstw wierzchnich z mieszaniem materiału (ang. friction stir processing - FSP) stopu aluminium 6082. Technologia FSP jest rozwijającą się metodą pozwalającą na lokalne modyfikowanie i kontrolowanie mikrostruktury w warstwach wierzchnich obrabianych materiałów metalowych. Technologia ta opiera się na tych samych zasadach co technologia zgrzewania z mieszaniem materiału zgrzeiny (ang. Friction Stir Welding - FSW), która została opracowana w instytucie spawalnictwa w Wielkiej Brytanii (TWI). Badania zostały przeprowadzone na stanowisku do zgrzewania FSW zbudowanym na bazie konwencjonalnej frezarki wyposażonej w głowicę pomiarową LOWSTIR pozwalającą na pomiar sił i momentu działających na narzędzie w czasie rzeczywistym. Celem prowadzonych badań było poznanie zależności pomiędzy parametrami procesu a jakością modyfikowanych obszarów oraz sił i momentu działających na narzędzie. Wyniki badań wskazują, że w ograniczonym zakresie parametrów modyfikowania można uzyskać dobrą jakość obszarów zmodyfikowanych. Ponadto zauważono, że wzrost prędkości obrotowej narzędzia powoduje zmniejszenie momentu obrotowego oraz wzrost ilości generowanego ciepła

Modyfikacja mikrostruktury odlewniczego stopu aluminium AlSi9Mg poprzez tarciową obróbkę z mieszaniem materiału

Friction Modified Processing (FMP) is a new solid state processing technique which can be used for microstructural modification in metallic materials. The FMP process has been applied to cast aluminium alloy AlSi9Mg plates to modify the microstructure. The FMP process refinement and dispersed the coarse acicular Si particles creating a uniform distribution of Si particles in the aluminium matrix. Furthermore, the porosity of as cast AlSi9Mg alloy was nearly eliminated by FMP. The current study also aims to develop a model describing the quantitative relationships between volume and mass of modified material and processing speeds over a wide experimental range. An exponential formula has been found to describe the relationship between penetration depth, volume and mass of modified material and rotational speed. The evaluation on travelling speed affecting penetration depth, volume and mass of modified material can be approximately made through linearly functions.Technologia tarciowej modyfikacji warstwy wierzchniej z mieszaniem materiału jest nowym procesem prowadzonym w stanie stałym, który może być zastosowany do modyfikacji struktury materiałów metalowych. Proces FMP został zastosowany w celu modyfikacji mikrostruktury stopu odlewniczego aluminium AlSi9Mg. Zastosowanie procesu FMP spowodowało rozdrobnienie i rozproszenie gruboziarnistej struktury krzemu przy jednoczesnym jej równomiernym rozłożeniu w osnowie aluminium. Ponadto proces FMP zlikwidował porowatość w warstwie modyfikowanej. Prezentowane wyniki badań miały również na celu rozwinięcie modelu, opisującego w sposób ilościowy związek pomiędzy prędkościami prowadzenia procesu modyfikacji, a głębokością oddziaływania wieńca opory, objętością i masą modyfikowanego materiału. Do wyznaczenia zależności pomiędzy prędkością obrotową, a głębokością odziaływania wieńca, objętością i masą modyfikowanego materiału zastosowano funkcję ekspotencjalną, natomiast dla prędkości przesuwu korzystniejszą okazała się funkcja liniowa

Charakterystyka złączy stali typu 22MnB5 dla przemysłu motoryzacyjnego spawanych metodą MAG

Results of investigation of MAG 22MnB5 steel welds have been presented. The influence of welding condition on mechanical properties and microstructural characteristic of pipe joints φ 90x3,6 have been presented. The tensile strength of welded joints are slightly lower than that of the base material. The maximum hardness in the heat affected zone (HAZ) without preheating exceed 380HV10, simultaneously preheating up to 350°C caused decrease in the hardness to 266HV10. The microstructure of the weld is mainly composed of bainite and ferrite. In the HAZ bainite, ferrite and martensite are present. The results of technological welding trials and destructive examination of welds indicate that the MAG welding is a useful technology to join 22MnB5 pipes.W pracy przedstawiono analizę wyników badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych złączy spawanych metodą MAG wykonanych ze stali 22MnB5. Określono wpływ warunków procesu spawania na właściwości mechaniczne i mikrostrukturę spoin wykonanych z rur φ 90x3,6. Ustalono, że wytrzymałość na rozciąganie badanych złączy spoin jest mniejsza od materiału podstawowego. Maksymalna twardość przekroczyła wartości 380HV10 w SWC dla złączy spawanych bez nagrzewania wstępnego oraz 266HV10 po nagrzewaniu wstępnym. Jednoczesne nagrzewanie wstępne spowodowało obniżenie twardości do poziomu 266HV10 w SWC. W mikrostrukturze spoiny występuje bainit i ferryt, natomiast SWC z bainitu, ferrytu i martenzytu. Analiza wyników próby technologicznej oraz badań niszczących pozwala stwierdzić, że spawanie metodą MAG jest w pełni przydatne do spawania rur ze stali 22MnB5