مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

مجله بین‌المللی انجمن آهن و فولاد ایران

ارزیابی خواص مکانیکی جوش سازه‌های فولادی ST-37 با دو نوع فرایند جوشکاری FCAW و SMAW

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه مهندسی مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه پیام نور، تهران، ایران
چکیده
فولاد ST-37 به دلیل استحکام خوب، چقرمگی و جوش پذیری بالا در ساخت سازه های فولادی کاربرد دارد. در این تحقیق دو نمونه اتصال فولادی ST-37 با استفاده از پرکننده فلز E71T با فرآیند پوشش پودری FCAW و الکترود E7018 به روش SMAW تهیه شد. استحکام کششی، سختی و مقاومت ضربه جوش مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استحکام جوش نهایی هر دو روش جوشکاری بالاتر از 400 مگاپاسکال بود به طوری که نمونه کششی از فلز پایه ST-37 شکست خورد. مقادیر مقاومت نهایی به دست آمده در نمونه های جوش داده شده FCAW بیشتر از نمونه های جوش داده شده SMAW بود. نتایج آزمون سختی نشان داد که سختی ناحیه متاثر از حرارت نسبت به فولاد ST-37 در هر دو روش جوشکاری افزایش یافته است. میانگین سختی فلز جوش (207) SMAW و (184) FCAW Vickers بود. مقادیر سختی ویکرز برای فلز پایه و ناحیه متاثر از حرارت نیز رفتار مشابه فلز جوش را در دو نمونه نشان داد. مقادیر متوسط ​​سختی HAZ در دو طرف اتصال جوش بالاتر از فلز پایه بود. نتایج آزمون ضربه نشان داد که میانگین تاثیر انرژی فلز جوش (SMAW 86J) بالاتر از میانگین انرژی ضربه فلز جوش (FCAW 81J) است. بنابراین FCAW و Filler E71T با ضوابط لرزه ای آیین نامه 10-341 AISC و همچنین مبحث دهم مقررات ملی ساختمان ایران، الزامات مقاومت نهایی و مقاومت جوش را برآورده می کنند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

 [1] Mehrabi Gohari E, Mohammadi M, Nozari M, Bagherpour H, Thermal analysis of laser welding in joint of stainless steel to low carbon steel using finite element method (FEM), Modares Mech Eng. 2019; 19(6): 1475– 82.
[2] Ion J, Easterling K.E, Computer modeling of weld-implant testing. Mater Sci Technol. 1985; 1(5): 405–11.
[3] Taylor D, Barrett N, Luciano G, Some new methods for predicting fatigue in welded joints, Int J Fatigue. 2002; 24(5): 509–18.
[4] Yakubovski V, Valteris I, Geometrical parameters of butt and fillet welds and their influence on the welded joint fatigue life. IIW Doc. 1989; 13: 1326-89.
[5] AWS. Materials Welding Handbook, Volume 1 – Welding Technology. American Welding Society; 2000.
[6] Zohrehvand A, Farahani M, Cladding of carbon steel with aluminum stainless layer using friction stir welding method, Modares Mech Eng. 2017; 17(4): 410–8.
[7] Babu S, David S, Quintana M, Modeling microstructure development in self-shielded flux cored arc welds, Weld J N Y. 2001; 80(4): 91S–97S.
[8] Gadallah R, et al. Influence of shielding gas  composition on the properties of flux-cored arc welds of plain carbon steel, Int J Eng Technol Innov. 2012; 2(1): 1.
[9] Xu C, et al. Influence of welding speed on weld pool dynamics and welding quality in underwater wet FCAW, J Manuf Process. 2020; 55: 381–8.
[10] Sahali M.A, Multi-objective optimization of FCA welding process: trade-off between welding cost and penetration under hardness limitation, Int J Adv Manuf Technol. 2020; 110(3): 729–40.
[11] Awali J, et al. Analisis variasi arus pengelasan kombinasi SMAW-FCAW dengan kampuh double V-groove terhadap kekerasan dan struktur mikro dissimilar material JIS G3101-SS400 dan ASTM A36, J Rekayasa Mesin. 2021; 12(2) :421–32.
[12] Maijuansyah M, et al. Study on the thermal distortion, hardness, and microstructure of St 37 steel plate joined using FCAW, J Mech Eng Sci Technol. 2019; 3(1): 18–28.
[13] Jannifar A, et al. Welding current effect of welded joints of base metal St37 on characteristics: corrosion rate and hardness. In: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, IOP Publishing; 2019.
[14] Yuan C.L, Yu C.L, Microstructure and tribological performance of Ti-6Al-4V cladding with SiC powder, Surf Coat Technol. 2011; 205: 5400–5.
[15] de Albuquerque V.H, de Macedo Silva E, Leite J.P, de Moura E.P, de Araújo Freitas V.L, Tavares JM. Spinodal decomposition mechanism study on the duplex stainless steel UNS S31803 using ultrasonic speed measurements, Mater Des. 2010; 31(4): 2147–50.
[16] American Institute of Steel Construction. Specification for Structural Steel Buildings. Chicago: American Institute of Steel Construction; 2010. (AISC-10-360).
[17] National Building Regulations of Iran, Tenth Theme, Designing and Implementing Steel Buildings. Engineering Bureau Office; 1392. Third Edition.
[18] Wan X.L, Wu K.M, Huang G, Wei R, In situ observations of the formation of fine-grained mixed microstructures of acicular ferrite and bainite in the simulated coarse-grained heated-affected zone, Steel Res Int. 2014; 85(2): 243.
[19] Wan X.L, Wei R, Wu K.M, Effect of acicular ferrite formation on grain refinement in the coarse-grained region of heat-affected zone, Mater Charact. 2010; 61: 726.
[20] Dong H, Hao X, Deng D, Effect of welding heat input on microstructure and mechanical properties of HSLA steel joint, Metallogr Microstruct Anal. 2014; 3(2): 138–46.
[21] Lundin C.D, Zhou G, Khan K.K, Report Number 1: Metallurgical characterization of the HAZ in A516- 70 and evaluation of fracture toughness specimens. Bull Weld Res Counc. 1995 ; 1(403).
[22] American Institute of Steel Construction. Seismic provisions for structural steel buildings. Chicago: American Institute of Steel Construction; 2002. 
[23] Mills W.J, Fracture toughness of type 304 and 316 stainless steels and their welds, Int Mater Rev. 1997; 42(4): 45–82.
[24] Beyhaghi M, Investigation of influences of  mechanical activation and heating rate on nanostructured NiAl-Al 2O3 composites formation by combustion synthesis, Adv Process Mater Eng. 2017; 11(2): 1–25.