Comparative study of impact strength of AISI1015 carbon steel and AISI304 stainless steel butt joint produced by various shielded metal ARC welding currents
โดย ณัฐวีร์ ศอกจะบก
ปี 2557
บทคัดย่อ
การเชื่อมรอยต่อชนวัสดุต่างชนิดมีความนิยมและถูกนำมาใช้งานในโครงสร้างรถยนต์เพิ่มขึ้น เนื่องจากรอยต่อชนิดนี้ทำให้ได้โครงสร้างที่ยืดหยุ่น ลดต้นทุนการผลิต และลดน้ำหนักรวมของรถยนต์ลง ด้วยเหตุนี้การเตรียมข้อมูลการเชื่อมรอยต่อวัสดุต่างชนิดที่ทำให้ได้แนวเชื่อมที่มีความแข็งแรงสูงจึงมีการศึกษาและพัฒนาอย่างต่อเนื่อง งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาอิทธิพลตัวแปรการเชื่อมอาร์กลวดหุ้มฟลักซ์และเปรียบเทียบความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างโลหะวิทยาและสมบัติทางกลของรอยต่อชนเหล็กกล้าคาร์บอนเกรด AISI1015 กับเหล็กกล้าไร้สนิม AISI304 แผ่นวัสดุที่ใช้ในการทดลอง คือ เหล็กกล้าคาร์บอน AISI1015 และเหล็กกล้าไร้สนิม AISI340 แผ่นวัสดุรูปร่างสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีขนาดความหนา 10 มม. ความกว้าง 75 มม. ความยาว 150 มม. ปลายแผ่นวัสดุที่ประกอบเป็นรอยต่อชนถูกบางร่องตัววีมุม 60 องศา ความสูงของราก 1 มม. และมีช่องว่างระหว่างรากรอยต่อ 2.4 มม. รอยต่อชนถูกยึดแน่นในอุปกรณ์การจับยึดและทาการเชื่อมด้วยการเชื่อมอาร์กลวดหุ้มฟลักซ์ ตัวแปรการเชื่อม คือ ลวดเชื่อมรองพื้น 3 ชนิด กระแสเชื่อม 80-120แอมแปร์ รอยต่อที่ผ่านการเชื่อมถูกนำมาทำการตรวจสอบเพื่อหาค่าสมบัติทางกลและโครงสร้างจุลภาคของรอยต่อ ผลการทดลองโดยสรุปมีดังนี้ การเชื่อมรอยต่อชนแบบไม่มีชั้นรองพื้นให้ค่าความแข็งแรงกระแทกสูงกว่าการเชื่อมแบบมีชั้นรองพื้น การเพิ่มกระแสเชื่อมส่งผลทำให้ความแข็งแรงกระแทกลดลงเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของระยะห่างระหว่างแขนเดนไดร์ททุติยภูมิในโลหะเชื่อม สภาวะที่ให้ค่าแข็งแรงกระแทกสูงสุด 112 จูล คือ การเชื่อมแบบไม่มีชั้นรองพื้น กระแสเชื่อมที่ 100 แอมแปร์ และลวดเชื่อม E312 เมื่อเปรียบเทียบความแข็งของรอยต่อชนพบว่าโลหะเชื่อมมีค่าสูงสุดและสูงกว่าโลหะฐาน AISI304 และ AISI1015 ตามลำดับ
Dissimilar metals butt joint is introduced in an automobile structure because this joint could produce a flexible joint, decrease production cost and decrease gross weight of structure. So, a preparation of dissimilar materials joint welding for producing a high strength joint is continuously studied and developed. This research aimed to effect study of shielded metal arc welding (SMAW) parameter on mechanical properties of AISI1015 carbon steel and AISI304 stainless steel butt joint. Material plate used in this experiment was AISI1015 carbon steel and AISI304 stainless steel. Materials plate dimension in rectangular dimension was 10 mm thick, 75 mm wide, and 150 mm, long. Material plate end was prepared to be a 60o of single V groove, 1 mm of root face, and 2.4 mm of root opening. A butt joint was welded by SMAW with 3 types of buffering electrode and a welding current of 80-120 A. The welded joint was investigated for mechanical properties and microstructure. The summarized results are as follows. The non-buttering SMAW dissimilar metals butt joint produced the higher impact strength than that of the buttering SMAW dissimilar metals butt joint. Increase of the welding current affected to decrease the impact strength, decrease the weld metal hardness and increase the secondary dendrite arm spacing of the weld metal. The optimized welding parameter that showed the maximum impact strength of 112 J was the non-buttering SMAW, the welding current of 100 A and E312 electrode. When compare the hardness along the cross section of the joint, it was found that the weld metal showed the highest hardness and was higher than that of AISI304 and AISI1015 base metal, respectively.