Experimental Investigation of the Joining of SPH440-OD Steel with MAG Welding in the Scope of Microstructure and Mechanical Properties

Year 2024, Volume: 10 Issue: 3, 532 - 546, 31.12.2024

Mustafa Bayram Kaya , Muhammed Elitaş

Abstract

In this study, the microstructure and mechanical properties of SPH440-OD steel joined by MAG welding method were experimentally examined with tensile, metallography and microhardness tests. In the welding process, welding voltage and wire speed were accepted as variable welding parameters and welding applications were carried out in 9 different variations. After the welding process, test samples were cut from the welded plates obtained from variable welding parameters and tensile and microhardness tests were applied to experimentally examine the mechanical properties of the samples. With the metallography experiment on the samples, Base Metal (BM), Weld Metal (WM), Heat Affected Zone (HAZ) microstructure images were obtained under an optical microscope. As a result of experimental investigations, it has been observed that different welding parameters set also affect the mechanical properties of the structures (percent elongation/tensile strength) and the quality of the weld seam. When the samples were examined in tensile tests, it was seen that the rupture generally occurred in BM. Unlike BM, denser and larger in grain forms were observed in HAZ. Columnar grain structure formations were observed in the WM microstructure. It was observed that the hardness of the samples increased from BM to HAZ and from HAZ to WM.

Keywords

SPH440-OD Steel, MAG Welding, Microstructure, Mechanical Properties

SPH440-OD Çeliğinin MAG Kaynağı ile Birleştirilmesinin Mikroyapı ve Mekanik Özellikler Kapsamında Deneysel Olarak İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, MAG kaynak yöntemi ile birleştirilen SPH440-OD çeliğinin çekme, metalografi ve mikrosertlik deneyleri ile mikroyapı ve mekanik özellikleri deneysel olarak incelenmiştir. Kaynak işleminde kaynak gerilimi, tel hızı değişken kaynak parametreleri olarak kabul edilmiş ve 9 farklı varyasyonda kaynak uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Kaynak işlemlerinden sonra değişken kaynak parametrelerinden elde edilen kaynaklı plakalardan tel erozyon tekniği ile deney numuneleri kesilerek, numunelerin mekanik özelliklerini deneysel olarak inceleyebilmek için çekme ve mikrosertlik deneyleri uygulanmıştır. Numuneler üzerinde metalografi deneyi ile optik mikroskopta Esas Metal (EM), Kaynak Metali (KM), Isı Tesiri Altındaki Bölge (ITAB) mikroyapı görüntüleri elde edilmiştir. Deneysel incelemeler sonucunda, ayarlanmış farklı kaynak parametrelerinin yapıların mekanik özelliklerini (yüzde uzama/çekme dayanımı) ve kaynak dikişinin kalitesini de etkilediği görülmüştür. Numuneler incelendiğinde kopmanın genel olarak EM’de gerçekleştiği görülmüştür. Ek olarak, EM’den farklı olarak ITAB’da tane formlarında sıklaşma ve büyüme olduğu gözlemlenmiştir. Ayrıca KM mikroyapısında ise kolonsal tane yapı oluşumlarının olduğu görülmüştür. Numunelerde EM’den, ITAB’a, ITAB’dan KM’ye doğru sertliğin arttığı gözlemlenmiştir.

Keywords

SPH440-OD Çeliği, MAG Kaynağı, Mikroyapı, Mekanik Özellikler

Thanks

Bu çalışmada, kullanılan çeliğin temininde yardımcı olan Ahmet GÜVE’ye, kaynak işlemleri için tüm imkanlarını sunan ERÇAĞ VİNÇ firması yöneticileri ve çalışanlarına teşekkürlerimizi sunuyoruz.

References

• [1] MST Steel Corp., "TSG3100G Toyota Hot Rolled JIS Steel," [Online]. Available: http://steel-coils-sheets.mststeel.com/item/japanese-industrial-standards-jis-hot-rolled-steel/tsg3100g-toyota-hot-rolled-jis-steel/sph440. [Accessed: Apr. 14, 2024].
• [2] F. Aliandi, A. Muchlis and S. Suryady, "Manufacturing process and tonase calculation on bumper rear axle bracket rh," International Journal of Science, Technology & Management, pp. 1070-1079, 2021.
• [3] BBN Steel Co.,Ltd, "JIS G3113 SAPH440 Chemical & Mechanical Composition," [Online]. Available: http://www.bbnsteelplate.com/news/jis-g3113-saph440-chemical-mechanical-composition_933.html. [Accessed: Apr. 14, 2024].
• [4] "Hot Rolled Steel Sheet," [Online]. Available: https://www.jfe-steel.co.jp/en/products/sheets/catalog/b1e-001.pdf. [Accessed: May 3, 2024].
• [5] N. Kahraman and B. Gülenç, Modern kaynak teknolojisi ve kaynak işlerinde iş sağlığı ve güvenliği: MIG-MAG kaynağı, Genişletilmiş 4. baskı. Ankara: Epa-Mat Basım Yayın Ltd, Şti. 2020, pp. 102-142.
• [6] K. Weman and G. Linden, MIG welding guide: The MIG welding process. USA, CRC Press, 2006, pp. 3-29.
• [7] "MIG-MAG Kaynağı," [Online]. Available: https://www.eurobotik.com/mig-mag-kaynagi/#:~:text=MIG%20%2F%20MAG%20kaynak%20i%C5%9Flemleri%20%C3%A7ok,farkl%C4%B1%20malzemelerden%20yap%C4%B1lm%C4%B1%C5%9F%20bile%C5%9Fenlerle%20kullan%C4%B1labilir. [Accessed: Apr. 17, 2024]. [8] R. Erol, "Gaz altı ark kaynağı yönteminde proses parametrelerinin yapıdaki çarpılmaya etkisinin incelenmesi," Yüksek Lisans Tezi, Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Bilecik, Türkiye, 2017.
• [9] A. A. T. Okuyan and H. Uzun, " Boru ile lamanın robot ark kaynak tekniğiyle birleştirilmesinde optimum kaynak parametrelerinin belirlenmesi," El-Cezerî Journal of Science and Engineering, vol. 4, no. 2, pp. 297-307, 2017.
• [10] T. P. Kasih, A. Kharisma and A. Suryanto, "Optimization of spot welding process parameters on dissimilar and unequal thickness of metal sheets by using Taguchi technique," The 2nd International Conference on Eco Engineering Development 2018 (ICEED 2018), 2018. pp. 1-6. doi:10.1088/1755-1315/195/1/012036
• [11] Y. Gür, "MIG/MAG kaynağı ile birleştirilen S700 MC yüksek dayanımlı yapı çeliğinin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi," Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2022.
• [12] A. O. Işık, "MAG kaynağında özlü tel Elektrod tipinin kaynak dikişi özelliklerine etkisinin incelenmesi," Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniv., Istanbul, Türkiye, 2014.
• [13] B. Eleman, "Yeni nesil (invertör) ve geleneksel MİG / MAG kaynak makinaları ile kaynaklanan S355 kalite çeliğin kaynak dikişlerinin makro yapı ve mekanik özelliklerinin karşılaştırılması," Yüksek Lisans tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2022.
• [14] Y. Okuroğulları, "Gazaltı kaynağı ile birleştirilen farklı özellikteki çeliklerin mekanik özelliklerinin incelenmesi," Yüksek Lisans Tezi, Uludağ Üniversitesi, Bursa, Türkiye, 2022.
• [15] A. Şık, "MIG/MAG kaynağı ile kaynatılan çelik yapılarda koruyucu gaz karışımlarının mekanik özelliklere etkilerinin araştırılması," Trakya Univ J Sci, vol. 8, no. 1, pp. 55-60, 2007.
• [16] M. B. Kaya, "MAG kaynak yöntemi ile birleştirilen SPH440-OD çeliğinin mikroyapı ve mekanik özelliklerinin incelenmesi," Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi, Bilecik, Türkiye, 2024.
• [17] Nippon Steel Corp., "Hot-Rolled Steel Sheets and Coils," [Online]. Available: https://www.nipponsteel.com/product/catalog_download/pdf/U001en.pdf. [Accessed: May 03, 2024].
• [18] Ç. Ertürk and M. Elitaş, " MAG gazaltı kaynağı ile birleştirilen otomotiv çeliklerinin (SPH270-C/SPH440-OD) çekme özelliklerinin ve kaynak dikişinin incelenmesi," 2nd International Conference on Scientific and Innovative Studies, 2024. pp. 398-402.
• [19] Y. Kaya, "S235JR ile S355JR yapı çeliklerinin özlü tel elektrotla MAG kaynak yöntemiyle birleştirilebilirliğinin araştırılması," Politeknik Dergisi, vol. 21, no. 3, pp. 597-602, 2018. doi:10.2339/politeknik.375183
• [20] "HB212 Karışım Gazı," [Online]. Available: https://www.elkagaz.com.tr/hb212-karisim-gazi-nedir. [Accessed: May 03, 2024].
• [21] K. Tülbentçi, MIG-MAG eriyen elektrod ile gazaltı kaynağı: MIG-MAG kaynak donanımı, İstanbul, Gedik Eğitim Vakfı, 1990, pp. 1-27.
• [22] "MG 2," [Online]. Available: https://www.magmaweld.com.tr/mg-2-uo. [Accessed: May 03, 2024].
• [23] "ISO 4136’ya Göre Saclar ve Yassı Mamuller İçin Hazırlanan Kaynaklı Çekme Numunesi Şekli ve Ölçüleri," [Online]. Available: https://www.mazlumboru.com.tr/tr/upload/2017/03/kaynakli-cekme-test-numunesi-iso-4136.pdf. [Accessed: May 04, 2024].
• [24] S. Kılınçer and N. Kahraman, "AISI 409 ve Ç1010 çeliğin östenitik elektrod kullanarak MIG kaynak yöntemi ile birleştirilmesi ve mekanik özelliklerinin araştırılması," J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ., vol. 24, no. 1, pp. 23-31, 2009.
• [25] Y. Kaya, G. Çayırhan, M. Bökü and N. Kahraman, "Paslanmaz Çelik ile düşük karbonlu çelik malzemelerin MIG kaynak yöntemiyle birleştirilebilirliğinin incelenmesi," Engineering Sciences (NWSAENS), 1A0453, vol. 15, no. 2, pp. 89-99, 2020. doi:10.12739/NWSA.2020.15.2.1A0453
• [26] İ. Ertürk, T. Durukan and B. Şentürk, "Çeliklerin kaynağında ısıdan etkilenen bölgenin mikro yapı ve özelliklerinin tahmini," X. Kaynak Teknolojisi Ulusal Kongre ve Sergisi Bildiriler Kitabı, 2017. pp. 1-14.
• [27] "Ferrit, Östenit ve Sementit," [Online]. Available: https://www.maktoloji.com/2018/12/ferrit-ostenit-ve-sementit.html. [Accessed: May 19, 2024].
• [28] "Faz Dönüşümleri," [Online]. Available: https://web.hitit.edu.tr/dosyalar/duyurular/[e-mail]. [Accessed: May 19, 2024].
• [29] "Ergitme ve Katı Hal Kaynak Bölgesi Arasındaki Farklar," [Online]. Available: https://xn--natralist-s9a.com/ergitme-ve-kati-hal-kaynak-bolgesi-arasindaki-farklar/ [Accessed: May 20, 2024].