Microstructure of High Chromium Hard-faced Weld Metal on JIS-S45C Carbon Steel Cylindrical Surface by Flux Cored Wire Arc Welding
โดย บรรณกฤต แจ้งประยูร
ปี 2562
บทคัดย่อ
เทคนิคการเชื่อมซ่อมเป็นหนึ่งในวิธีการสำคัญในหลายงานอุตสาหกรรมที่สามารถประยุกต์ในการปรับปรุงสมบัติทางกลของพื้นผิวที่เสียหายของชิ้นส่วนเครื่องจักรในพื้นที่เฉพาะและส่งผลทำให้เกิดการลดต้นทุนการผลิต ด้วยเหตุนี้การเตรียมข้อมูลตัวแปรการเชื่อมที่เหมาะสมที่สามารถทำให้เกิดสมบัติทางกลที่มีค่าสูงกว่าสำหรับชิ้นส่วนเฉพาะจึงมีความต้องการและดำเนินการในงานอุตสาหกรรมเหล่านั้นจุดประสงค์หลักในการวิจัย นี้ คือ การศึกษาตัวแปรการเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลุมที่มีผลต่อสมบัติของโลหะเชื่อมพอกแข็ง และศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสมบัติทางกลและโครงสร้างจุลภาคของโลหะเชื่อมวัสดุในการทดลอง คือ เหล็กกล้าคาร์บอน JIS-S45C ทรงกระบอก ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกเท่ากับ 135 มิลลิเมตร ความหนาของผนังเท่ากับ 25 มิลลิเมตร และความยาวเท่ากับ 100 มิลลิเมตร กระบวนการเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลุมที่ไม่มีการใช้แก๊สคลุมแนวเชื่อมถูกใช้ในการสร้างชั้นโลหะเชื่อมพอกแข็งในการศึกษาครั้งนี้ ขณะเดียวกันลวดเชื่อมไส้ฟลักซ์ที่มีปริมาณโครเมียมสูงและเส้นผ่านศูนย์กลางลวดเชื่อม 1.6 มิลลิเมตรถูกใช้เป็นโลหะเติมในกระบวนการเชื่อมอาร์โลหะแก๊สคลุม ตัวแปรการเชื่อมประกอบด้วยกระแส 150-250 แอมแปร์ ความเร็วเดินแนวเชื่อม 150 มิลลิเมตรต่อนาที จำนวนชั้นในการเชื่อมพอกแข็ง 1-3 ชั้น เมื่อทำการเชื่อมเสร็จชิ้นงานเชื่อมถูกนำมาทำการศึกษาสมบัติของโลหะเชื่อมที่ประกอบด้วย ความแข็ง ความต้านทานการสึกหรอ โครงสร้างมหภาค และโครงสร้างจุลภาคผลการทดลองโดยสรุปมีดังนี้ การเพิ่มกระแสเชื่อมส่งผลทำให้ความแข็งและความต้านทานการสึกหรอของโลหะเชื่อมพอกแข็งมีค่าเพิ่มขึ้น การเกิดลักษณะนี้เนื่องจากการเกิดเฟสโครเมียมคาร์ไบด์ในโลหะเชื่อมที่มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสเชื่อมและจำนวนชั้นพอกแข็งเพิ่มขึ้น ตัวแปรการเชื่อมที่เหมาะสมที่ทำให้เกิดความแข็งสูงสุด 874.20 HV และการสูญเสียน้ำหนักต่ำสุด 0.244 เปอร์เซ็นต์ คือ กระแสเชื่อม190 แอมแปร์ และโลหะเชื่อม 3 ชั้น
Abstract
Repair welding technique is one of the important approaches to various industries in which this approach can be applied to improve a mechanical property of a damaged surface of a machine part in a specific area, and also results in the reduction of production cost. For this reason, a preparation of optimized welding process parameters, that can produce a higher mechanical property for a specific part, is required and performed in those industries. This research aims to study the effects of gas metal arc welding process parameters on a hard-faced weld metal property and to study the relationship between a mechanical property and the microstructure of weld metals. Materials used in this experiment were cylindrical JIS-S45C carbon steel, which had an outer diameter of 135 millimeters, a wall thickness of 25 millimeters, and a length of 1 0 0 millimeters. A gas metal arc welding (GMAW) process with no shielded gas was selected for producing a hard-faced weld metal layer in this experiment. Meanwhile, a flux-cored wire with high chromium and a wire diameter of 1.6 millimeters was applied to produce a filler metal in GMAW process. Welding process parameters were a welding current of 150–250 amperes, a welding speed of 150 millimeters per minute, and a hard-faced weld metal of 1-3 layers. After the weld metals were successfully produced, the weld metals were investigated for weld properties consisting of hardness, wear resistance, macrostructure, and microstructure. The results from this experiment can be summarized as follows. The increase of the welding current affected the increase of hardness and wear resistance of the hardfaced weld metal. This was attributed to the formation of a chromium carbide phase in the weld metal which tended to increase when the welding current and the number of hard-faced weld metal layers were increased. The optimum welding parameters which produced the maximum hardness of 874.20 HV and the minimum weight loss of 0.244% was the welding current of 190 amperes and the weld metal of 3 layers.