ปัจจัยที่เหมาะสมสำหรับการแล่นประสานเหล็กกล้าไร้สนิม 316L ด้วยโลหะเติม AgCuZn ภายใต้บรรยากาศแบบอาร์กอน
DOI:
https://doi.org/10.55003/ETH.410205คำสำคัญ:
การแล่นประสาน, เหล็กกล้าไร้สนิม 316L, โลหะเติม AgCuZn, การทดลองด้วยเทคนิคบ็อกซ์-เบห์นเคนบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้ศึกษาปัจจัยที่เหมาะสมสำหรับการแล่นประสานเหล็กไร้สนิม 316L โดยใช้โลหะเติมชนิด AgCuZn ภายใต้บรรยากาศแบบอาร์กอน ปัจจัยที่ศึกษาประกอบด้วย อุณหภูมิ เวลา และอัตราการไหลของก๊าซอาร์กอน การออกแบบการทดลองด้วยเทคนิคบ็อกซ์-เบห์นเคน และใช้ฟังก์ชันความพึงพอใจในการหาเงื่อนไขที่เหมาะสม การศึกษาสมบัติเชิงกลคือ แรงเฉือนและความแข็งจุลภาค การตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคและลักษณะการแตกหักของรอยต่อด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (Scanning electron microscope: SEM) การวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีด้วยการกระจายพลังงานรังสีเอ็กซ์ (Energy dispersive x-ray spectroscopy: EDS) ผลการศึกษาพบว่า อุณหภูมิ และเวลาแล่นประสาน มีผลต่อการรับแรงเฉือนของรอยต่ออย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ระดับความเชื่อมั่น 95% ค่าปัจจัยที่เหมาะสมของการศึกษาครั้งนี้ คือ อุณหภูมิ 800°C เวลา 20 minutes โดยได้ค่าแรงเฉือนเฉลี่ยสูงสุด 5909.1 N ผลการศึกษาสมบัติเชิงกลและโครงสร้างจุลภาค พบว่า ค่าการรับแรงเฉือนของรอยต่อมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มอุณหภูมิและเวลาแล่นประสานจนถึงค่าที่เหมาะสม คือ อุณหภูมิ 800°C และเวลาแล่นประสาน 20 minutes เกิดเฟส Ag-rich เฟสอิควิแอกซ์เดนไดรต์ Cu-rich และเฟสยูเทคติก Ag-rich ที่ผสานกันในลักษณะโครงข่ายที่เกรนมีขนาดเล็กและสม่ำเสมอ และค่าการรับแรงเฉือนของรอยต่อจะมีแนวโน้มลดลงเมื่อแล่นประสานที่อุณหภูมิและเวลาสูงกว่าค่าที่เหมาะสมเนื่องจากขนาดเกรนของชั้นอินเตอร์เฟสเกิดการเติบโต
References
R. S. Tashi, S. A. A. A. Mousavi and M. M. Atabaki, “Diffusion brazing of TI-6AL-4V and stainless steel 316L using AgCuZn filler metal,” Metallurgical and Materials Engineering, vol. 19, no. 3, pp. 189–201, 2013.
L. Chen, H. Chen, W. Yang, Q. Zhang, B. Yang, Y. Hu, X. Si, T. Lin, J. Cao, J. Qi and C. Li, “Interfacial microstructure and mechanical properties of 1Cr18Ni9Ti/1Cr21Ni5Ti stainless steel joints brazed with Mn-based brazing filler,” materials, vol. 15, no. 19, 2022, Art. no. 7021, doi: 10.3390/ma15197021.
316L Stainless Steel, North American Stainless, May. 2024. [Online]. Available: https://www.northameri canstainless.com/wp-content/uploads/T316L.pdf.
L. Yajiang, Z. Zengda, F. Tao and W. Xinghong, “Oxidation resistance and phase constituents in the brazing interface of WC–TiC–Co hard alloys,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 122, no. 1, pp. 51–55, 2002, doi: 10.1016/S0924-0136(02)00037-7.
A. Elrefaey and W. Tillmann, “Effect of brazing parameters on microstructure and mechanical properties of titanium joints,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 209, no. 10, pp. 4842–4849, 2009, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2009.01.006.
A. Elrefaey and W. Tillmann, “Correlation between microstructure, mechanical properties, and brazing temperature of steel to titanium joint,” Journal of Alloys and Compounds, vol.487, no. 1–2, pp. 639–645, 2009, doi: 10.1016/j.jallcom.2009.08.029.
K. S. Pandya, V. Grolleau, C. C. Roth and D. Mohr, “Fracture response of resistance spot welded dual phase steel sheets: Experiments and modeling,” International Journal of Mechanical Sciences, vol. 187, 2020, Art. no. 105869, doi: 10.1016/j.ijmecsci.2020.105869.
M. Eshraghi, M. A. Tschopp, M. A. Zaeem and S. D. Felicelli, “Effect of resistance spot welding parameters on weld pool properties in a DP600 dual-phase steel: A parametric study using thermomechanical-coupled finite element analysis,” Materials & Design, vol. 56, pp. 387–397, 2014, doi: 10.1016/j.matdes.2013.11.026.
K. Kanlayasiri, “Brazing,” in Manufacturing Process, 1st ed. Bangkok, Thailand: VJ. printing, 2008, ch. 6, sec. 6.1, pp. 81–86.
M. Minute, Y. Mao, Q. Deng, G. Wang and S. Wang, “Vacuum brazing of Mo to 316L stainless steel using BNi-2 paste and Cu interlayer,” Vacuum, vol. 175, 2020, Art. no. 109282, doi: 10.1016/j.vacuum.2020.109282.
M. M. Schwartz, “Brazing filler metal,” in Brazing, 2nd ed. Materials Park, OH, USA: ASM International, 2009, ch.5, pp. 177–229.
F. Sui, W. Long, S. Liu, G. Zhang, L. Bao, H. Li and Y. Chen, “Effect of calcium on the microstructure and mechanical properties of brazed joint using Ag-Cu-Zn brazing filler metal,” Materials & Design, vol. 46, pp. 605–608, 2013, doi: 10.1016/j.matdes.2012.11.021.
V. K. Beura, V. Xavier, T. Venkateswaran and K. N. Kulkarni, “Interdiffusion and microstructure evolution during brazing of austenitic martensitic stainless steel and aluminum-bronze with Ag-Cu-Zn based brazing filler material,” Journal of Alloys and Compounds, vol. 740, pp. 852–862, 2018, doi: 10.1016/j.jallcom.2018.01.043.
H. Yu, L. Zhang, F. Cai, S. Zhong, J. Ma, L. Bao, Y. Jiu, B. Hu, S. Wei and W. Long, “Microstructure and mechanical properties of brazing joint of silver-based composite filler metal,” Nanotechnology Reviews, vol. 9, no. 1, pp. 1034–1043, 2020, doi: 10.1515/ntrev-2020-0083.
Y. Xia, H. Dong, X. Hao, P. Li and S. Li, “Vacuum brazing of Ti6Al4V alloy to 316L stainless steel using a Ti-Cu-based amorphous filler metal,” Journal of Materials Processing Technology, vol. 269, pp. 35–44, 2019, doi: 10.1016/j.jmatprotec.2019.01.020.
N. R. Anand, V. M. Chavan and N. K. Sawant. “The effect of shielding gases on mechanical properties and microstructure of austenitic stainless-steel weldments,” International Journal of Mechanical Engineering and Robotics Research, vol. 2, no. 4, pp. 253–262, 2013.
M. A. V. Bermejo, L. Karlsson, L-E. Svensson, K. Hurtig, H. Rasmuson, M. Frodigh and P. Bengtsson, “Effect of shielding gas on welding performance and properties of duplex and superduplex stainless steel welds,” Welding in the World, vol. 59, pp. 239–249, 2015, doi: 10.1007/s40194-014-0199-7.
H. Xia, C. Tana, R. Tianc, S. Menga, L. Lia and N. Mad, “Influence of shielding gas on microstructure and mechanical properties of laser welded–brazed Al/steel lapped joint,” Journal of Manufacturing Processes, vol. 54, pp. 347–358, 2020, doi: 10.1016/j.jmapro.2020.03.030.
I. Habibi, J. T. Prasetyo, N. Muhayat, and T. Triyono, “Effect of shielding gas on the properties of stainless-steel SUS 304l plug welded,” Jurnal Rekayasa Mesin, vol. 13, no. 3, pp. 899–910, 2023, doi: 10.21776/jrm.v13i3.1251.
R. Ahmed, A.R.S. Essa, A. EL-Nikhaily and E. Ahmed, “Effect of heat input and shielding gas on the performance of 316 stainless steel gas tungsten arc welding,” Journal of Petroleum and Mining Engineering, vol. 22, no. 1, pp. 9–15, 2020, doi: 10.21608/jpme.2020.23038.1024.
Brazing filler metals, neis, May. 2024. [Online]. Available: https://www.smri.asia/en/neis/products/.
Establishment of a Standard Test for Brazed Joints, AWS C3.1-63, American Welding Society, Miami, FL, USA, 1963.
Specification for resistance welding of carbon and low-alloy steels, AWS C1.4M/C1.4:2009, American Welding Society, Miami, FL, USA, 2008.
Test Methods for Evaluating the Resistance Spot Welding Behavior of Automotive Sheet Steel Materials, AWS D8.9M:2012, American Welding Society, Miami, FL, USA, 2012.
W. D. Callister, “Dislocations and Strengthening Mechanisms,” in Materials Science and Engineering, 7th ed. New York, NY, USA: John Wiley & Son, Inc., 2007, ch. 7, sec. 7.11–7.13, pp. 195–202.
M. Fleminutegs and R. Martinez, “Principles of Microstructural Formation in SemiSolid Metal Processing,” Solid State Phenomena, vol. 116–117. pp 1–8, 2006, doi: 10.4028/www.scientific.net/SSP.116-117.1.
G. Effenberg, and S. Ilyenko, “Ternary Systems,” in: Non-Ferrous Metal Systems Part 3 Selected Soldering and Brazing Systems, 1st ed. Springer Berlin, Heidelberg, 2007, ch. 2, sec. 9, pp. 75–85.
S. Niknejad, L. Liu, M.Y. Lee, S. Esmaeili and N. Y. Zhou, “Resistance spot welding of AZ series magnesium alloys: Effects of aluminum content on microstructure and mechanical properties,” Materials Science and Engineering: A, vol. 618, pp. 323–334, 2014, doi: 10.1016/j.msea.2014.08.013.
Downloads
เผยแพร่แล้ว
How to Cite
ฉบับ
บท
License
Copyright (c) 2024 คณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหาร

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความที่ได้รับการตีพิมพ์เป็นลิขสิทธิ์ของคณะวิศวกรรมศาสตร์ สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง
ข้อความที่ปรากฏในบทความแต่ละเรื่องในวารสารวิชาการเล่มนี้เป็นความคิดเห็นส่วนตัวของผู้เขียนแต่ละท่านไม่เกี่ยวข้องกับสถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง และคณาจารย์ท่านอื่นๆในสถาบันฯ แต่อย่างใด ความรับผิดชอบองค์ประกอบทั้งหมดของบทความแต่ละเรื่องเป็นของผู้เขียนแต่ละท่าน หากมีความผิดพลาดใดๆ ผู้เขียนแต่ละท่านจะรับผิดชอบบทความของตนเองแต่ผู้เดียว