A study of friction weldind process on AISI 304 stainless steel pipe and shaft

โดย ธีรพล เกษตรสิน

ปี  2562

บทคัดย่อ

การเชื่อมด้วยแรงเสียดทาน (Friction Welding) เป็นการเชื่อมที่ได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้นในวงการอุตสาหกรรม เนื่องจากมีข้อดีหลายประการ เช่น ไม่ต้องการตัวประสานในการเชื่อม ใช้เวลาในการเชื่อมสั้น เป็นต้น แต่เนื่องจากขณะเชื่อมเกิดความร้อนสูงขึ้นบริเวณรอยเชื่อม จึงส่งผลทาให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคและสมบัติเชิงกลของวัสดุ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาตัวแปรที่มีผลต่อการเชื่อมเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 304 ด้วยแรงเสียดทาน ที่เหล็กกล้าไร้สนิมหน้าตัดกลมแบบท่อและเพลา ซึ่งเพลาตันมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 32 มิลลิเมตร และ เพลาท่อซึ่งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 32 มิลลิเมตร ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 26 มิลลิเมตร และขนาดความยาว 100 มิลลิเมตร ภายใต้เงื่อนไข ความเร็วรอบ 2500 รอบ/นาที แรงดันในการกดแช่ 20 บาร์ 10 วินาที และแรงดันในการกดอัด 25, 30 และ 35 บาร์ เวลาในการอัด 5, 7 และ 9 วินาที เมื่อเชื่อมเสร็จได้นาชิ้นงานเชื่อมไปทดสอบความแข็ง ซึ่งผลการทดลองจะถูกนามาเพื่อเปรียบเทียบสมบัติเชิงกลระหว่างการเชื่อมด้วยแรงเสียดทานกับการเชื่อมทิก โดยจะทดสอบแรงดึง ทดสอบความแข็ง และ ศึกษาโครงสร้างมหภาคและโครงสร้างจุลภาคจากชิ้นงานที่มีตัวแปรที่เหมาะสมที่สุด ผลการทดลองโดยสรุปมีดังนี้ การเพิ่มแรงดันในการกดอัดชิ้นงานและเพิ่มวินาทีในการกดชิ้นงานส่งผลต่อขนาดของครีบชิ้นงาน และเพิ่มความร้อนในการหลอมละลายมากขึ้น จะส่งผลต่อการหลอมลึกและการเกาะยึดของรอยต่อ ซึ่งจะเพิ่มความแข็งแรงดึงของชิ้นงาน การเพิ่มขึ้นนี้เนื่องจากการลดขนาดของเกรนและช่องว่างระหว่างเม็ดเกรน ตัวแปรที่เหมาะสมที่ทำให้เกิดความแข็งแรงสูงสุด แรงดันในการกดอัด 35 บาร์ เวลาในการอัด 9 วินาที

ABSTRACT

Friction welding has become increasingly popular in industrial work as the method offers numerous advantages including no metal fillers required, and short welding time. However, due to very high heat generated at the joint being welded, changes affecting mechanical properties at microstructure of the welding material occur. The research examines parameters affecting the friction welding of AISI 304 stainless steel pipe and shaft specimens with an outside diameter of 32 mm, an inside diameter of 26 mm, and 100 mm in length. The conditions exerted while welding involved the speed of 2500 rpm/min, the prepressure under 20 bars at 10 seconds, compression pressures under 25, 30 and 35 bars at the compression intervals of 5, 7 and 9 seconds, respectively. After the welding, the mechanical properties of specimens were tested and compared with those obtained by means of TIG welding. This included tensile test, hardness test, and the examination of both the macrostructure and microstructure of specimens with optimum parameters. The results were summarized as the following. Increase of pressure level and time of pressure affected the burr size of the workpieces. Increase of heat during the melting affected the penetration of melting and the strength of joints, which increased the tensile strength of the workpieces. The increase of tensile strength resulted from reduction of the size of grains and the space between them. It was concluded that suitable parameters for maximum strength were compression pressure under 35 bars, and the compression time of 9 seconds.

Download: A study of friction weldind process on AISI 304 stainless steel pipe and shaft