The influence of GMAW parameter on SUS304L stainless steel and SS400 carbon steel butt joint properties with backing plate
โดย พิชากร ต่วนบุต
ปี 2563
บทคัดย่อ
รอยต่อชนแผ่นบางระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิม SUS304L และเหล็กกล้าคาร์บอน SS400 นั้นยาก ต่อการเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลุมเนื่องจากความร้อนขาเข้าที่มีค่าสูงมักทำให้เกิดการหลอมทะลุในขั้นตอนการเชื่อม ที่ผ่านมาพบว่าการใช้แผ่นรองหลังวางด้านล่างรอยต่อชนสามารถทำให้หลีกเลี่ยงการเกิดการหลอมทะลุและสามารถทำให้เกิดรอยต่อสมบูรณ์ปราศจากจุดบกพร่องต่าง ๆ ได้ ด้วยเหตุนี้งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์ในการศึกษาตัวแปรการเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลุมที่มีผลต่อสมบัติของรอยต่อชนระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิม SUS304L และเหล็กกล้าคาร์บอน SS400 ที่ใช้แผ่นรองหลัง 2 ชนิด และทำการศึกษาเปรียบเทียบสมบัติทางกลและโครงสร้างโลหะวิทยาของโลหะเชื่อม
รอยต่อชนระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิม SUS304L และเหล็กกล้าคาร์บอน SS400 ที่ใช้เหล็กกล้าไร้สนิม SUS304L และเหล็กกล้าคาร์บอน SS400 เป็นแผ่นรองหลังถูกเชื่อมด้วยกระแสเชื่อม 160-200 แอมแปร์ และความเร็วเดินแนวเชื่อม 200-300 มิลลิเมตรต่อนาที รอยต่อที่ได้ ถูกนำมาทาการเตรียมชิ้นทดสอบด้วยวิธีการทางกลเพื่อตรวจสอบความแข็งแรง ความแข็ง และโครงสร้างจุลภาคของรอยต่อ
ผลการทดลองพบว่าความร้อนขาเข้าที่เพิ่มขึ้นส่งผลทำให้ความกว้าง ความนูน การหลอมลึก และความแข็งแรงของรอยต่อเพิ่มขึ้น การใช้แผ่นเหล็กกล้าไร้สนิมเป็นแผ่นรองหลังแสดงความแข็งแรงสูงกว่าแผ่นรองหลังเหล็กกล้าคาร์บอนเนื่องจากโลหะเชื่อม และแผ่นรองหลังมีการรวมตัวสูง เมื่อเปรียบเทียบผิวการพังทลายของชิ้นทดสอบความแข็งแรงดึง รอยต่อที่ใช้แผ่นรองหลังเหล็กกล้าไร้สนิมแสดงการพังทลายแบบหลุมซึ่งแสดงสมบัติความเหนียวในปริมาณสูงกว่าแผ่นเหล็กกล้าคาร์บอน ความแข็งแรงดึงสูงสุดของรอยต่อแผ่นรองหลังเหล็กกล้าไร้สนิมมีค่าสูงกว่ารอยต่อแผ่นรองหลังเหล็กกล้าคาร์บอน 15%
Abstract
A thin plate butt joint of SUS304L stainless steel and SS400 carbon steel was difficult to be welded by a gas metal arc welding process due to the high heat input which could produce a burn-through in joint. It was found that placing a backing plate beneath the butt joint could avoid the burn-through and produce a sound joint without any welding defects. Therefore, this research aimed to study the GMAW parameters affecting SUS304L stainless steel and SS400 carbon steel butt joint properties with 2 types of backing plates, and to compare mechanical properties and microstructures of the welded metal.
The butt joint of SUS304L stainless steel and SS400 carbon steel with a backing plate made of SUS304L stainless steel and the butt joint of SUS304L stainless steel and SS400 carbon steel with a backing plate made of SS400 carbon steel were welded using the GMAW process with the welding current of 160-200 A and the welding speed of 200-300 mm/min. The welded joints were examined for the tensile strength, the joint hardness, and the welded joint microstructure.
The research revealed that the higher heat input increased the weld width, the weld convex, the weld penetration, and the joint strength. The joint with the stainless steel backing plate showed higher joint strength than that of the joint with the carbon steel backing plate due to a better combination between the welded metal and the backing plate material. Comparing the fracture surface of the tensile specimens, the joint with the stainless steel backing plate showed a dimple pattern that implied higher ductile properties than that of the joint with the carbon steel backing plate. The maximum tensile strength of the joint with the stainless steel backing plate was 15% higher than that of the joint with the carbon steel backing plate.