HAZ Characterization of S355JR Structural Steels Joined by Flush-Butt Welding

Abstract

Welding is one of the most widely used joining methods today. Therefore, the safety of the welded parts is of great importance for the reliability of the entire structure in which welded joints are used. Thermal conversions provide information on the geometry and weld penetration of the ITAB. However, control of thermal conversions is critical for the weld quality. In this study, flash butt welding was chosen as the welding method for the process. Holes were drilled at regular intervals in the samples to place thermocouples, which were brought to the appropriate dimensions for the welding process. During the welding process, the changing temperature values during the welding process were measured and recorded with the help of thermocouples and a datalogger. At the same time, the maximum temperature reached by the welding and HAZ region was measured by using a thermal camera during welding. The microstructural changes in the joining regions of the welded test pieces were examined under light microscope and scanning electron microscope (SEM). Microhardness measurements were taken to determine the mechanical properties.

Keywords

• Flash-butt welding
• Weldability
• Thermal analysis
• Welding metallurgy
• Structural steels.

Yakma Alın Kaynağıyla Birleştirilmiş S355JR Yapı Çeliklerinde ITAB’ın Karakterizasyonu

Öz

Kaynak, günümüzde en yaygın olarak kullanılan birleştirme yöntemlerinden biridir. Bu nedenle kaynak yapılacak parçaların güvenliği, kaynaklı birleştirmelerin kullanıldığı tüm yapının güvenilirliği için büyük önem taşımaktadır. Termal dönüşümler ITAB’ın geometrisi ve kaynak nüfuziyetindeki bilgileri sağlar. Bununla birlikte termal dönüşümlerin kontrolü kaliteli bir kaynağın kritiğidir. Bu çalışmada kaynak işlemi için kaynak yöntemi olarak yakma alın kaynağı seçilmiştir. Kaynak işlemi için uygun boyutlara getirilen numunelere belirli aralıklarla delikler açılarak kaynak işlemi esnasında termokupl ve datalogger yardımıyla kaynak işlemi boyunca sıcaklık değerleri ölçülerek kayıt altına alınmıştır. Aynı zamanda kaynak esnasında termal kamera kullanılarak kaynak bölgesinin ulaşabildiği maksimum sıcaklık ölçümü yapılmıştır. Kaynaklı birleştirilen deney parçalarının birleştirme bölgelerinde meydana gelen mikroyapısal değişiklikler, ışık mikroskobunda ve taramalı elektron mikroskobunda (SEM) incelenmiştir. Mekanik özelliklerin belirlenmesi adına mikro sertlik ölçümleri alınmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Yakma alın kaynağı
• Kaynaklanabilirlik
• Termal analiz
• Kaynak metalurjisi
• Yapı çelikleri.

Kaynakça

1. Kökçe, Y. (2002). Demiryolu taşıt ve raylarının üretim ve tamir-bakımında uygulanan kaynak yöntemlerinin karşılaştırmalı olarak incelenmesi, (yüksek lisans tezi), İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
2. Onay, M. (2011). Demiryollarında Alüminotermit Kaynak ile Yakma Alın Kaynak Yöntemlerinin Teknik ve Ekonomik Yönden Karşılaştırılması, (yüksek lisans tezi), Bahçeşehir Üniversitesi, İstanbul, Türkiye.
3. Fischer, S., Eller, B., Kada, Z. and Nemeth, A. (2015). “Railway construction”, ISBN: 978- 615-5298-69-1.
4. Kuday, N. ve Ertürk, İ. (1997). Raylarda Yakma Alın Kaynağı, TMMOB Makina Mühendisleri Odası Kaynak Teknolojisi 1. Ulusal Kongresi, 13-15 Kasım 1997, Ankara, Türkiye.
5. Esveld, C. (2001). Modern Railway Track, MRT Productions, Hollanda.
6. M. Fujii, H. Nakanowatari and K. Nariai, “Rail flash butt welding technology,” JFE Technical Report, no. 20, pp. 159-163, 2015.
7. E. Turan, M. Dursunlar and H. Çuğ, “Investigation of welding residual stress in flash-butt joint of R260 grade rail,” Fourth International Railway Systems Symposium (ISERSE’18), Karabük, Türkiye, 2018, pp. 735-733.
8. J. Breckling, Ed., The Analysis of Directional Time Series: Applications to Wind Speed and Direction, ser. Lecture Notes in Statistics. Berlin, Germany: Springer, 1989, vol. 61.

9. M.E. Turan, “R260 kalite tren raylarında kalıntı gerilmenin belirlenmesi ve bunun mekanik özelliklere etkisinin incelenmesi,” M.Sc. dissertation, Dept. Metallurgy and Materials Eng., Karabük Univ., 2015.