Effect of GMAW parameters on butt joint of SUS 304 stainless steel and SCW 410 cast steel
โดย กลไกร นาโควงค์
ปี 2556
บทคัดย่อ (Abstract)
การลดต้นทุนการผลิตเป็นหนึ่งในวิธีการที่มีประสิทธิภาพในการเพิ่มผลผลิตของอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์ ด้วยเหตุนี้การลดต้นทุนการผลิตโดยการใช้วัสดุที่ถูกกว่าแต่มีสมบัติใกล้เคียงกับวัสดุเดิมจึงถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์ ชิ้นส่วนท่อไอเนียของรถยนต์สมัยใหม่เป็นชิ้นส่วนที่มีการผลิตโดยการใช้วัสดุหลายชนิดที่มีการนำเอาเหล็กกล้าหล่อมาทดแทนเหล็กกล้าไร้สนิม อย่างไรก็ตามการศึกษาเพื่อหาตัวแปรการเชื่อมที่ทำให้ได้สมบัติรอยต่อที่ดีที่สุดเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องมีการทำการศึกษา ด้วยเหตุนี้งานวิจัยที่มีจุดประสงค์ในการนำเอาเหล็กกล้าหล่อ SCW 410 มาทดแทนเหล็กกล้าไร้สนิม SUS 304 ในการผลิตชิ้นส่วนท่อไอเสียของโครงสร้างรถยนต์ และทำการศึกษาอิทธิพลตัวแปรการเชื่อมที่มีผลต่อสมบัติของรอยต่อ
วัสดุที่ใช้คือ เหล็กกล้าไร้สนิมออสเตนนิติก SUS 304 หนา 10 มิลลิเมตร และเหล็กกล้าหล่อ SEW 410 หนา 10 มิลลิเมตร ขนาดกว้าง 50 มิลลิเมตร ยาว 150 มิลลิเมตร แผ่นโลหะถูกประกอบกันเป็นรอยต่อชนและทำการเชื่ออาร์กโลหะแก๊สคลุม ที่มีการเปลี่ยนแปลงตัวแปรการเชื่อมประกอบด้วยกระแสเชื่อม 140-220 แอมแปร์ ความเร็วเดินแนวเชื่อม 200-400 มิลลิเมตรต่อนาที และอัตราการไหลแก๊สปกคลุม 10-20 ลิตรต่อนาที รอยต่อชนที่ผ่านการเชื่อมด้วยตัวแปรการเชื่อมที่กำหนดถูกนำมาทำการทดสอบสมบัติทางกลและตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยา
ผลการทดลองโดยสรุปมีดังนี้ การเพิ่มขึ้นของกระแสในการเชื่อมและความเร็วเดินแนวเชื่อมส่งผลต่อความสมบูรณ์ของแนวเชื่อมและการลดความกว้างของแนวเชื่อมและความซึมลึกของแนวเชื่อม สภาวะการเชื่อมที่ได้ค่าความแข็งแรงกระแทกที่ดีที่สุด คือกระแสในการการเชื่อม 100 แอมแปร์ ความเร็วเดินแนวเชื่อม 200 มิลลิเมตรต่อนาที อัตราการไหลของแก๊สปกคลุม 10 ลิตรต่อนาที มีค่าประมาณ 297 จูล ค่าความแข็งบริเวณพื้นที่กระทบร้อนทั้งสองด้านของแนวเชื่อม และในโลหะเชื่อมทุกสภาวะนั้นมีค่าสูงกว่าโลหะหลักในการทดลองทั้งสองชนิด โครงสร้างจุลภาคของพื้นที่กระทบร้อนด้านรอยต่อด้านเหล็กกล้าหล่อ แสดงเม็ดเกรนมีรูปร่างสมมาตร บริเวณกึ่งกลางของแนวเชื่อมประกอบด้วยเดนไดร์ทละเอียด โครงสร้างจุลภาคของพื้นที่กระทำร้อนด้านเหล็กกล้าไร้สนิมแสดงเม็ดเกรนมีการเรียงตัวที่เป็นระเบียบมากว่าโครงสร้างจุลภาคโลหะหลัก
Decreasing of the processing cost is one of an effective method to increase a productivity of an automobile industry. For decreasing the process cost, some cheaper materials that show the same properties are introduced to an automobile industry. A muffle part of the recent automobile is one of the parts that is produced using a new combination of materials using cast steel to replace stainless steel. However, a study of welding parameter optimization that produced a sound joint should be investigated. Therefore, this research work aims to introduce the SCW 410 cast steel to replace SUS 304 stainless steel for producing a muffler part or car structure and to investigate the effect of welding parameters that affect to joint properties.
Materials used in this experiment were SUS 304 austenitic stainless steel and SCW 410 cast steel that had a dimension of 10 millimeters in thickness, 50 millimeters in width and 150 millimeters in length. The plates were set to be a butt joint and to weld the joint using various gas metal are welding parameters such as welding current of 140-220 A, a traveling speed of 200-400 mm/min and gas flow rate of 10-20 l/min. The butt joints that were produced by a given welding parameter were an investigation of mechanical test and metallographic examination.
The summarized experimental results are as follows. Increasing of a welding current and a travelling speed affected to produce a sound joint and to decrease a width of a weld bead and a penetration of a weld. The optimized welding parameters that showed the impact strength of 297 J were a welding current of 180 A, a traveling speed 200 mm/min and a gas flow rate of 101/min. The hardness of the heat affected zone and the welded metal of the joint was higher than that of the base metal. The microstructure of the heat affected zone of cast steel side showed a regular grain shape. The middle of the welded metal showed a fine dendrite structure. The microstructure of the stainless steel heat affected zone showed a regular grain that was finer than that of the base metals.