Streszczenia / Abstracts 11 / 2013

Transkrypt

1 Andrzej Gruszczyk Tomasz Kik Twardość wtórna połączeń spawanych stali energetycznych Secondary hardness of heat resistant steels welded joint W pracy oceniono skłonność do twardości wtórnej napoin stali 7CrMoVTiB-10 oraz spoin złączy różnorodnych ściany szczelnej kotła parowego wykonanej ze stali 10CrMo9-10 (płaskownik) i stali X10CrMoVNb9-1 (rura). Metodą elementów skończonych (MES) z wykorzystaniem oprogramowania Sysweld (ESI Group) określono obszary SWC, w których możliwy jest wzrost twardości związany z twardością wtórną. Dokonano weryfikacji stanu naprężeń w konstrukcji spawanej ściany szczelnej. Pozwoliło to na ustalenie czynników sprzyjających rozwojowi pęknięć poprzecznych w spoinach ścian szczelnych kotłów parowych. Słowa kluczowe: energetyka, kotły parowe, pęknięcia poprzeczne, MES, naprężenia In this work tendency to secondary hardness of 7CrMoVTiB-10 steel welds and dissimilar steam boiler membrane wall 10CrMo9-10 (flat bar) with X10CrMoVNb9-1 (pipe) weld joints was assessed. Using Finite Element Method with SYSWELD (ESI Group) possible growth of hardness connected with secondary hardness in HAZ area zones were define. Tension state on welded construction of membrane wall was verified. Results allows to determine factors which are conducive to initiate transverse cracks in steam boiler membrane wall welds. Keywords: power industry, steam boilers, cracks, FEM, stress Strony / Pages: 3-8 PRZEGLĄ D SPAWALNICTWA 11/2013 Strona 1

2 Jolanta Matusiak Piotr Szłapa Joanna Wyciślik Hałas słyszalny i ultradźwiękowy przy zgrzewaniu ultradźwiękowym metali Ultrasonic and audible noise during ultrasonic welding of metals Stanowiska zgrzewania ultradźwiękowego do łączenia elementów metalowych związane są z zagrożeniem, jakie dla pracownika stwarza hałas słyszalny i ultradźwiękowy. Zgrzewarki ultradźwiękowe są źródłem niskich częstotliwości ultradźwiękowych. Według istniejącego w Polsce stanu prawnego hałas ultradźwiękowy w środowisku pracy traktuje się, obok hałasu słyszalnego, jako czynnik szkodliwy, powodujący zagrożenia dla zdrowia pracowników. W widmie hałasu ultradźwiękowego występują składowe o wysokich częstotliwościach słyszalnych i niskich ultradźwiękowych od 10 do 40 khz. W artykule przedstawiono wyniki badania poziomu ciśnienia akustycznego w zakresie hałasu ultradźwiękowego oraz hałasu słyszalnego przy zgrzewaniu ultradźwiękowym różnych materiałów metalowych. Badania prowadzono na stanowisku doświadczalnym w Instytucie Spawalnictwa przy zgrzewaniu ultradźwiękowym połączeń jednoimiennych miedź + miedź i stop aluminium + stop aluminium oraz połączeń różnoimiennych typu miedź + stop aluminium. Przedstawiono wyniki symulacji ekspozycji 8-godzinnej na hałas ultradźwiękowy i hałas słyszalny dla operatora na hipotetycznym stanowisku zgrzewania ultradźwiękowego. W artykule przedstawiono również zalecenia techniczne i organizacyjne do profilaktyki zagrożeń akustycznych przy zgrzewaniu ultradźwiękowym metali opracowane na podstawie badań doświadczalnych. Słowa kluczowe: hałas słyszalny, hałas ultradźwiękowy, zgrzewanie ultradźwiękowe, profilaktyka zagrożeń akustycznych Ultrasonic welding of metal elements is a process connected with health hazard caused by ultrasonic and audible noise. Ultrasonic welding machines are source of low frequency ultrasonic noise. According the Polish legal status ultrasonic noise in work environment is treated, apart from audible noise, as a harmful factor which can cause health hazards. Ultrasonic noise covers sounds and ultrasounds of frequency from about 10 to 40 khz. This paper presents the results of measurements of sound pressure level of ultrasonic noise and audible noise during ultrasonic welding of different metal elements. Research was carried out on the experimental workstation in Instytut Spawalnictwa during ultrasonic welding of joints like copper + copper, aluminium alloy + aluminium alloy and joints like copper + aluminium alloy. Results of simulation of 8-hour working day exposure on ultrasonic and audible noise for the operator at hypothetical workstation are also shown in the paper. This paper presents also technical and organizational recommendations for prevention from acoustic hazards during ultrasonic welding of metals which were elaborated on the basis of experimental research. Keywords: audible noise, ultrasonic noise, ultrasonic welding, health hazard prevention Strony / Pages: 9-17 PRZEGLĄ D SPAWALNICTWA 11/2013 Strona 2

3 Eugeniusz Turyk Przydatność farb do malowania elementów stalowych spawanych bez usuwania powłoki Suitability of primers for steel components welded without removing the primer W artykule przedstawiono wyniki badań wg PN-EN ISO :2009 oraz PN-EN ISO :2008/A2:2012 farb gruntowych: MP /0, MP , SP , WG /2 prod. Lankwitzer Lackfabrik GmbH oraz farby Rawomal P prod. Radomskiej Fabryki Farb i Lakierów RAFIL S.A., przeznaczonych do czasowego zabezpieczania konstrukcji stalowych podlegających następnie spawaniu bez usuwania powłoki. Słowa kluczowe: farby gruntowe, zabezpieczanie konstrukcji stalowych The article presents the results of weldability tests acc. to PN-EN ISO :2009 and PN-EN ISO : 2008/A2:2012 of the following primers: MP /0, MP , SP , WG /2 made by Lankwitzer Lackfabrik and Rawomal P made by Radomska Fabryka Farb i Lakierów RAFIL. These primers are used for temporary protection of steel structures on different production stage before welding. Primers are not removed prior to welding. Keywords: primers, steel structure corrosion protection Strony / Pages: PRZEGLĄ D SPAWALNICTWA 11/2013 Strona 3

4 Dariusz Golański Tomasz Chmielewski Grzegorz Gontarz Jolanta Zimmerman Władysław Włosiński Badania naprężeń własnych w powłokach natryskiwanych metodą HVOF Residual stress investigations in coatings deposited by HVOF thermal spraying W pracy przedstawiono wyniki badań naprężeń własnych w powłokach metalicznych (Cu, Ni, Ti) natryskiwanych metodą HVOF na podłoża ceramiki korundowej Al 2 O 3. Naprężenia w powłokach badano przez pomiar krzywizny wygięcia powłoki z podłożem oraz z wykorzystaniem zmodyfikowanego równania Stoney a opracowanego przez Clyne a. Zbudowano model MES analizowanych układów powłoka-podłoże, który następnie poddano obciążeniu w taki sposób, aby doprowadzić badany układ do wygięcia odpowiadającego rzeczywistym zmierzonym ugięciom badanych próbek. W ten sposób uzyskano obraz stanu naprężeń własnych na przekroju badanych złączy wywołany rzeczywistym wygięciem próbek. Przedstawiono porównanie wyników wyznaczonych naprężeń w układzie powłokapodłoże wg równań Clyne a oraz z modelu MES. Słowa kluczowe: natryskiwanie, powłoki metaliczne, naprężenia w układzie powłokapodłoże This paper presents the results of residual stresses estimation in the metal coatings (Cu, Ni, Ti) thermally sprayed on the Al 2 O 3 substrate by the HVOF method. The stresses in the coatings were tested by measuring the bending curvature of the coating and substrate samples and using a modified Stoney s formula developed by Clyne a. The FEM model was built to analyze the coating substrate systems subjected to a load, in such a way as to bring the system to obtain model deflection corresponding to the actual value measured in the real samples. This way the state of the residual stress in the joints caused by the actual curvature of the samples was obtained. A comparison of the stress results calculated by the Clyne s equations in the coating-substrate system and obtained by the FEM model was shown. Keywords: thermal spraying, metal coating, HVOF, coating-substrate system stresses Strony / Pages: PRZEGLĄ D SPAWALNICTWA 11/2013 Strona 4

5 Paweł Kołodziejczak Andrzej Kolasa Krzysztof Skrzyniecki Paweł Cegielski Spawanie stopu magnezu z grupy AM metodą MIG Welding of magnesium alloy from AM group by MIG method Artykuł dotyczy technologicznych aspektów łączenia stopów magnezu z grupy AM metodą MIG z zastosowaniem materiału dodatkowego z grupy AZ. W ramach pracy wykonano złącza doczołowe płaskowników o grubości 3 mm wykonanych z odlewniczego stopu magnezu AM50 z zastosowaniem drutu elektrodowego o średnicy 1,2 mm wykonanego ze stopu AZ31. Złącza wykonano przy różnych wartościach natężenia prądu spawania. Jakość złączy oceniano na podstawie badań wizualnych i badań mikroskopowych. Słowa kluczowe: metoda MIG, stopy magnezu, badania wizualne, badania mikroskopowe The paper presents results of joining magnesium alloys from AM group by MIG method with the use of filler material from AZ group of magnesium alloys. Welding tests were carried out making butt joints of 3 mm thick plates of casting alloy AM50 using AZ31 alloy electrode wire of diameter 1.2 mm and argon as the shielding gas. The quality of obtained joints were assessed on the basis of visual inspection and macrostructure examination. Additionally the SEM measurement of main elements distribution in welds also done. Keywords: MIG welding, magnesium alloys, visual testing, microscope testing Strony / Pages: PRZEGLĄ D SPAWALNICTWA 11/2013 Strona 5

6 Edmund Tasak Aneta Ziewiec Sebastian Lech Maciej Malik Jarosław Kubic Zgrzewanie materiałów niejednorodnych w rozjazdach kolejowych Welding of dissimilar metals in the rail crossovers W pracy przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów zgrzewania na właściwości i strukturę złączy zgrzewanych stali szynowej z rozjazdem kolejowym ze staliwa wysokomanganowego (Hadfielda). Jako przekładki zastosowano staliwa austenityczne Cr-Ni o różnej stabilności austenitu. Wyniki badań wykazały, że zastosowanie staliwa austenitycznego o metastabilnej strukturze zapewnia lepsze umocnienie przekładki podczas eksploatacji. Duży wzrost twardości jest wynikiem umocnienia dyslokacyjnego oraz przemiany austenitu w martenzyt. Ponadto wykazano, że zbyt wysoka temperatura w obszarze zgrzewania i nieusunięcie nadtopionych powierzchni łączonych elementów prowadzi do powstania struktury martenzytycznej i tym samym obniżenia właściwości plastycznych złączy zgrzewanych. Słowa kluczowe: złącza zgrzewane, staliwa austenityczne, mikrostruktura, właściwości mechaniczne The paper presents the results of the welding parameters influence on the properties and structure of the rail steel and high-manganese (Hadfield) cast steel railway crossover welded joints). As the spacers used steel Cr-Ni austenitic steels with different austenite stability. The results showed that the use of metastable austenitic steel structure provides a better appreciation of slip during use. Large hardness increase is due to dislocation strengthening and transformation of austenite to martensite. Also shown that too high temperature in the welding area and melted surface remedy of joined elements leads to a martensitic structure and thus reduce the plastic properties of welded joints. Keywords: welded joints, austenitic cast steel, microstructure, mechanical properties Strony / Pages: PRZEGLĄ D SPAWALNICTWA 11/2013 Strona 6

7 Adam Pietras Aleksandra Węglowska Damian Miara Wpływ warunków zgrzewania FSW na proces tworzenia złącza z materiałów różniących się właściwościami fizycznymi Influence of the FSW conditions on the formation process of weld made from materials of different physical properties W artykule przedstawiono wyniki badań procesu zgrzewania FSW trudno spajanego znanymi technikami spawalniczymi zestawu materiałów: aluminium odlewniczego z aluminium przerabianym plastycznie. Przedstawiono badania procesu uplastyczniania aluminium oraz formowania się zgrzeiny liniowej w różnych warunkach prowadzenia procesu zgrzewania. Badano wpływ kształtu części roboczych narzędzia, parametrów procesu zgrzewania oraz oprzyrządowania zgrzewalniczego na strukturę zgrzein oraz na stabilność i jakość zgrzewania. Analizowano proces zgrzewania realizowany za pomocą narzędzi konwencjonalnych, stożkowych oraz typu Triflute. W wyniku badań powiązano warunki zgrzewania FSW aluminiowych stopów odlewniczych ze stopami przerabianymi plastycznie z jakością uzyskanych zgrzein. Zastosowanie metody zgrzewania FSW przedstawiono na przykładzie łączenia elementów wymienników ciepła. Słowa kluczowe: zgrzewanie FSW, łączenie aluminium, ocena jakości zgrzein Results of FSW of set of materials: cast aluminium alloy with wrought aluminium alloy, hard to weld with the conventional fusion welding techniques, are presented in this paper. Investigation of the plasticization process of aluminium and the formation process of linear weld in the different welding conditions are also presented. Influence of the tools shape, welding parameters and the tooling on the welds structure and on the stability and quality of welding were studied. FSW process using conventional, conical and Triflute tools was analysed. As a result of investigation, FSW welding conditions of cast aluminium alloys with wrought aluminium alloy were connected with quality of welds. Application of the FSW method was exemplified as joining of radiators elements. Keywords: FSW, aluminum joining, quality assessment Strony / Pages: PRZEGLĄ D SPAWALNICTWA 11/2013 Strona 7

8 Andrzej Skrzypczyk Sebastian Sikora Właściwości i struktura złączy spawanych stalowych belek stropowych z lat 30. XX w. ze wzmocnieniami z niestopowej stali konstrukcyjnej Properties and structure of welded joints of steel beams from the 1930s with non-alloy structural steel reinforcements Wieloletnia eksploatacja lub zmiana sposobu użytkowania stalowych konstrukcji budowlanych często wymaga ich modernizacji (wzmacniania) z zastosowaniem spawania. Niezbędne jest wówczas wykonanie połączeń spawanych elementów stalowych starej stali z elementami z nowej stali. Problem ten pokazano na przykładzie badania właściwości mechanicznych i struktury złączy doczołowych i przylgowych starej i nowej stali. Wyniki tych badań można wykorzystać przy projektowaniu wzmacniania starych konstrukcji stalowych z zastosowaniem technik spawalniczych. Słowa kluczowe: właściwości mechaniczne, mikrostruktura, konstrukcje stalowe Long time maintenance or change in usage of steel construction structures often requires upgrading (reinforcement) with welding technology. It is necessary to perform welded joints of the old steel elements with elements from new steel. This Problem is shown as a study of structure and mechanical properties of butt and filet joints of old and new steel. The results of these tests can be used in the design of reinforcing old steel structures using welding techniques. Keywords: mechanical properties, microstructure, steel structures Strony / Pages: PRZEGLĄ D SPAWALNICTWA 11/2013 Strona 8

9 Zygmunt Mikno Zbigniew Bartnik Wiesław Derlukiewicz Szymon Kowieski Zgrzewanie garbowe w obliczeniach metodą elementów skończonych Projection welding by finite elements method calculation W artykule przedstawiono wyniki optymalizacji procesu zgrzewania garbowego blach (garb niepełny) dla materiału DX53 i grubości 1,5 mm. Przeprowadzono obliczenia MES z wykorzystaniem oprogramowania SORPAS. Dokonano zmian parametrów zadanych procesu zgrzewania w szerokim zakresie tj. prądu zgrzewania od 8 do 12 ka, siły docisku elektrod od 110 do 440 dan (od 50% do 200% wartości nominalnej) i czasu zgrzewania 300 ms. Uzyskane wyniki przedstawiono w formie tabelarycznej, obrazów rozkładu temperatury i analizy graficznej wielkości jądra zgrzeiny od parametrów zadanych (prąd zgrzewania, siła docisku elektrod) wykorzystując oprogramowanie do analizy danych STATISTICA. Słowa kluczowe: zgrzewanie garbowe, jądro zgrzeiny, MES The article presents the results of the optimisation of projection welding of 1.5 mm thick DX53 steel grade sheets (incomplete projection) carried out with the help of a pneumatic electrode pressure system. The research-related FEM calculations were made using the SORPAS software. Welding process pre-set parameters were changed in a wide range of a welding current (8kA - 12kA), electrode pressure force (110 dan 440 dan) (from 50% to 200% of the nominal value); welding time being 300 ms. The results obtained, depending on the pre-set parameters (welding current, electrode pressure force) are presented in the form of tables as well as the images of temperature distribution and of the weld nugget graphic analysis. The presentation of the results was prepared using the STATISTICA data analysis software. Keywords: projection welding, weld nugget, FEM Strony / Pages: PRZEGLĄ D SPAWALNICTWA 11/2013 Strona 9