Influence of vibratory stress relief on residual stresses in weldments and mechanical properties of struktural steel joint

The welding process can join two similar materials with a bond that has mechanical properties comparable to the original material. Unfortunately, this process induces residual stresses in the weldment, which, if left untreated, can cause distortion of the part, premature fatigue failure or cracking along the weld. A post-weld heat treatment is the traditional method of relieving these stresses, but is costly and a time consuming process. Heat treatment is required for weldments, which have heavy fatigue loading since the post-weld heat treatment reduces the residual stresses in the weldment and generates more uniform mechanical properties. Vibratory stress relief (VSR) techniques could be used to substitute the heat treatment for these types of weldments and save time and money. The purpose of this paper is to provide a brief overview of the generation, measurement, and reduction of residual stresses. Residual stresses in the weld bead were measured by means of X-ray diffraction, ultrasonic technique and hole drilling methods. In addition, welded specimens were subjected to mechanical testing with purpose of determination of VSR effect on weld and heat-affected zone meta

Scanning examinations of magnesium- and lithium- based alloys of two-phase α-β and monophase β structure

W pracy przedstawiono wyniki badań ultralekkich stopów magnezu i litu o strukturze dwufazowej α-β i jednofazowej β z zastosowaniem skaningowej mikroskopii elektronowej z analizą chemiczną w mikroobszarach (SEM + EDX - Philips XL30 + EDAX) i rentgenowskiej analizy fazowej (XRD - dyfraktometr rentgenowski D8 Advance, Bruker). Refleksy dyfrakcyjne zinterpretowano na podstawie katalogu PDF-2. Stwierdzono, że dodatek pierwiastków stopowych, takich jak wapń czy aluminium wyraźnie zmienia strukturę stopu jednofazowego Mg-Li α bądź β. Dodatek wapnia w odlewanym stopie podwójnym Mg-Li-Ca powoduje powstanie struktury dwufazowej składającej się z dendrytów fazy β oraz płytkowej eutektyki CaMg2 i prawdopodobnie fazy α. Dodatek aluminium w odlewanym stopie podwójnym Mg-Li-AI powoduje powstanie materiału dwufazowego α i β. Stop Mg-18,4%Li-1,2%Zn jest stopem jednofazowym β z cynkiem rozpuszczonym w osnowie.The study presents the results of examinations carried out on ultra-light magnesium- and lithium- based alloys of two-phase α-β structure and monophase β structure using scanning electron microscopy with chemical analysis in microregions (SEM + EDX - Philips XL30 + EDAX) and X-ray phase analysis (XRD - X-ray diffractometer model D8 Advance, Bruker). The diffraction reflexes were interpreted from a PDF-2 catalogue. It was observed that the addition of alloying elements (calcium or aluminium) definitely changes the structure of monophase Mg-Li α or β alloys. Calcium addition to a cast binary Mg-Li-Ca alloy results in the formation of two-phase structure composed of β phase dendrites, lamellar CaMg2 eutectic, and probably α phase. The addition of aluminium to a cast binary alloy from the Mg-Li-AI system results in the formation of a two-phase α and β system. The Mg-18,4%Li-1,2%Zn alloy is a monophase β structure material with zinc dissolved in alloy matrix

Badania nad zaawansowanymi technologiami wytwarzania wyrobów ze stopów Al

The test stands already put in operation and still under development, installed in the Light Metals Division Skawina of the Institute of Non-Ferrous Metals in Gliwice are described. The presentation includes 5MN horizontal direct-indirect extrusion press, 2,5MN vertical forging press, "MeltechConfex MC-260" device for continuous rotary extrusion process, "Melt-Spinning" plant for casting of thin strips, melting-casting plant for Mg alloy billets, heat treatment line, and new testing equipment, including Instron 5582 100 kN and Instron 600DX 600 kN testing machines with attachments for tests carried out at low and high temperatures, automatic hardness tester for HB, HV and HRC hardness measurements, portable X-ray diffractometer for measurement of internal stresses, optical emission spectrometer with channels for the analysis of aluminium and magnesium alloys, STEM 200kV transmission electron microscope, and apparatus for hydrogen content measurement in the solid state. Based on the experimental potential and apparatus available, present research opportunities were discussed and modern trends in the advanced technology of Al and Mg alloys fabrication were outlined.Przedstawiono zainstalowane w Oddziale Metali Lekkich w Skawinie, Instytutu Metali Nieżelaznych w Gliwicach i będące w trakcie realizacji stanowiska doświadczalne (prasę poziomą współbieżno-przeciwbieżną o nacisku 5MN do wyciskania, prasę pionową kuzienną 2,5MN, urządzenie do ciągłego wyciskania na kole "MeltechConfex MC-260", instalację do odlewania cienkich taśm "Melt-Spinnig", stanowisko topielno-odlewnicze wlewków ze stopów Mg, linię obróbki cieplnej) oraz nową aparaturę badawczą (maszyny wytrzymałościowe Instron 5582 100 kN oraz Instron 600DX 600 kN wraz z wyposażeniem do badań w obniżonych i podwyższonych temperaturach, automatyczny twardościomierz do pomiaru twardości metodą HB, HV, HRC, przenośny dyfraktometr rentgenowski do pomiaru naprężeń własnych, emisyjny spektrometr optyczny z kanałami do analizy stopów aluminium i stopów magnezu, transmisyjny mikroskop elektronowy STEM 200 kV, aparat do pomiaru zawartości wodoru w stanie stałym). W oparciu o potencjał doświadczalny i aparaturowy przedstawiono zarówno możliwości badawcze oraz nakreślono nowoczesne kierunki badań w obszarze zaawansowanych technologii stopów Al i Mg

An assessment of the possibilities to shape the mechanical properties of cast AZ91 magnesium alloy through application of proper heat treatment

Celem publikacji jest ocena wpływu różnych sposobów klasycznej obróbki cieplnej na zmiany właściwości mechanicznych - w temperaturze pokojowej - stopu magnezowego typu AZ91, w odniesieniu do analogicznych charakterystyk dla stanu wyjściowego (lanego). Materiał badawczy odlewano grawitacyjnie do form piaskowych oraz kokil. Odpowiednio przygotowane mechanicznie próbki poddano obróbce cieplnej, podczas której doprowadzone zostały ze stanu wyjściowego (F - as-fabricated) do stanów: T4, T5 oraz T6. Badanie właściwości mechanicznych obejmowało wyznaczenie Rm, Rp02 i A5 w statycznych próbach rozciągania oraz pomiary twardości (HB) metodą Brinella. Wyniki badań wskazują, iż właściwości mechaniczne odlewniczego stopu AZ91 można w istotny sposób kształtować, poprzez zastosowanie odpowiedniej obróbki cieplnej.The aim of this publication is to assess the effect of different types of the standard heat treatment on changes in mechanical properties at room temperature of magnesium alloy from AZ91 family referred to the same properties in as-fabricated state. The investigated alloy was gravity cast into sand and metal moulds. The mechanically prepared specimens were subjected to a heat treatment during which they were transformed from the as-fabricated state to conditions: T4, T5 and T6. Testing of mechanical properties included determination of Rm, Rp02 and A5 during static tensile test and Brinell hardness measurements (HB). The results of the investigations indicate that the mechanical properties of cast AZ91 alloy can be successfully shaped through the application of proper heat treatment

Porównanie struktury oraz właściwości mechanicznych i elektrycznych elementów ze stopu Al kutych matrycowo przy zastosowaniu zróżnicowanego materiału wsadowego

The paper presents the results of the die forging tests of a modified EN AW-6101 alloy with the addition of Zr, using two types of the feedstock materials. The first feedstock materials were ingots cast in a vertical semi-continuous process, the second feedstock materials were extruded rods. The die forging process was carried with parameters enabling “on line” heat treatment (T5 temper). For comparison, forgings were also heat treated to the T6 temper and to thermo-mechanical treated to the T8 and T9 temper. Then forgings made from both feedstock materials were characterised in terms of structure, mechanical properties and electrical conductivity.W artykule zamieszczono wyniki badań kucia matrycowego, zmodyfikowanego stopu EN AW-6I0I z dodatkiem Zr, przy zastosowaniu dwóch rodzajów materiałów wyjściowych. Pierwszym materiałem były wlewki odlewane w technologii półciągłej pionowej a drugim pręty wyciskane. Proces kucia matrycowego realizowano przy parametrach umożliwiających przesycanie wyrobów z temperatury przeróbki plastycznej (stan T5) oraz dla porównania obrabiano cieplnie odkuwki do stanu T6 i cieplno-mechanicznie do stanów T8 i T9. Następnie odkuwki wykonane z obu materiałów wsadowych zostały scharakteryzowane pod kątem struktury, właściwości mechanicznych oraz pizewodności elektrycznej

Comparison of Structure, Mechanical and Electrical Properties of Al Alloy Die Forged Parts Made with Use of Different Stock Material

The paper presents the results of the die forging tests of a modified EN AW-6101 alloy with the addition of Zr, using two types of the feedstock materials. The first feedstock materials were ingots cast in a vertical semi-continuous process, the second feedstock materials were extruded rods. The die forging process was carried with parameters enabling “on line” heat treatment (T5 temper). For comparison, forgings were also heat treated to the T6 temper and to thermo-mechanical treated to the T8 and T9 temper. Then forgings made from both feedstock materials were characterised in terms of structure, mechanical properties and electrical conductivity.W artykule zamieszczono wyniki badań kucia matrycowego, zmodyfikowanego stopu EN AW-6I0I z dodatkiem Zr, przy zastosowaniu dwóch rodzajów materiałów wyjściowych. Pierwszym materiałem były wlewki odlewane w technologii półciągłej pionowej a drugim pręty wyciskane. Proces kucia matrycowego realizowano przy parametrach umożliwiających przesycanie wyrobów z temperatury przeróbki plastycznej (stan T5) oraz dla porównania obrabiano cieplnie odkuwki do stanu T6 i cieplno-mechanicznie do stanów T8 i T9. Następnie odkuwki wykonane z obu materiałów wsadowych zostały scharakteryzowane pod kątem struktury, właściwości mechanicznych oraz pizewodności elektrycznej

Trials to fabricate by mechanosynthesis a Cu[sub]xAl[sub]y - based composite reinforced with Al2O3 particles

W niniejszej publikacji przedstawiono próbę wykorzystania procesu mechanochemicznej syntezy do otrzymywania kompozytów na osnowie związków międzymetalicznych Cu-Al zbrojonych homogenicznie rozmieszczoną ceramiką AI2O3. W tym celu, wykorzystano wysokoenergetyczny młyn kulowy, w którym przeprowadzono reakcję redukcji malachitu Cu2(OH)2CO3, sproszkowanym metalicznym Al[sup]0. Otrzymane w ten sposób materiały poddano badaniom przy pomocy dyfrakcji rentgenowskiej XRD oraz mikroskopii SEM. Wykazano, że możliwe jest otrzymywanie kompozytu opartego na osnowie związku międzymetalicznego Cu9AI4 zbrojonego AI2O3, w skutek szeregu reakcji chemicznych indukowanych bodźcami mechanicznymi.The study describes the attempts to use a mechanochemical synthesis in the fabrication of composites based on Cu-Al intermetallic compounds reinforced with homogeneously distributed ceramic AI2O3 phase. For this purpose, a high-energy ball mill was used to obtain the reaction of malachite reduction Cu2(OH)2CO3 with powdered aluminium Al[sup]0. The aim was to produce, besides the (AI2O3) ceramic phase, intermetallic CuxAly phases. Thus obtained materials were subjected to examinations by X-ray diffraction technique (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). It has been proved that it is possible to fabricate a composite based on the intermetallic Cu9AI4 compound reinforced with AI2O3, as a result of numerous chemical reactions induced by various stimuli of strictly mechanical nature

Badania wyrobów wyciskanych ze stopów MgAlZn – mikrostruktura i właściwości mechaniczne

The aim of the study was to test and assess products extruded from the magnesium alloys type MgAlZn: AZ31, AZ61 and AZ80A alloys in the form of Ø35mm round bars and 80x15mm flat bars. The test material was extruded in a direct system with the ram feed speed of 1 mm/s and the extrusion ratio λ = 7 ÷ 9. The extruded bars were examined in as-extruded state and after heat treatment to the T5 temper and T6 temper. The strength properties were tested and microstructure was examined with calculation of the average grain size.Praca miała na celu zbadanie wyrobów uzyskanych w procesie wyciskania stopów magnezu typu MgAlZn: AZ 31, AZ 61 oraz AZ 80A w postaci prętów Ø35mm oraz płaskowników 80x15mm. Materiał do badań został wyciśnięty w systemie współbieżnym z prędkością posuwu tłoka 1 mm/s, przy współczynniku wydłużenia λ=7÷9. Wyciśnięte pręty analizowano w stanie wyciskanym oraz po obróbce cieplnej do stanu T5 i T6. Zbadano ich właściwości wytrzymałościowe jak również poddano analizie mikrostruktury z określeniem średniej wielkości ziarna

Wpływ parametrów procesu wyciskania i obróbki cieplnej na właściwości mechaniczne wysokowytrzymałych stopów magnezu

The article consists test results of direct extrusion AZ80A & ZK60A magnesium alloys. Extrusion process was conducted in the temperature range 350-450 degree Celsjus at different extrusion speeds (ram speed 0.8 mm/s and 2.8 mm/s). In order to find optimum precipitation strengthening parameters the aging curves have been made. Extruded rods were characterized by mechanical properties in different tempers. Basic structure researches of magnesium alloys have been made.Przedstawiono wyniki badań stopów magnezu AZ80A i ZK60A w procesie współbieżnego wyciskania. Proces wyciskania prowadzono w zakresie temperatur 350-450 stopni Celsjusza przy różnych prędkościach wyciskania (prędkość tłoka 0,8mm/s i 2,8mm/s). W celu doboru odpowiedniego czasu starzenia wykonano krzywe umocnienia wydzieleniowego. Otrzymane pręty wyciskane scharakteryzowano pod katem właściwości mechaniczne w różnych stanach umocnienia wydzieleniowego. Przeprowadzono podstawowe badania struktury stopów magnezu