การศึกษาอิทธิพลของแก๊สคลุมการเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลุมต่อสมบัติรอยต่อชนเหล็กกล้าไร้สนิม SUS304 และเหล็กกล้าคาร์บอน SS400

Abstract

การเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลุมรอยต่อโลหะต่างชนิดระหว่างเหล็กกล้าคาร์บอนและเหล็กกล้าไร้สนิมเป็นสิ่งท้าทายมากกว่าการเชื่อมรอยต่อโลหะชนิดเดียวกันเนื่องจากความแตกต่างของสมบัติของโลหะฐานที่ต้องทำการเชื่อม ในการเชื่อมรอยต่อสมบูรณ์ที่แสดงความแข็งแรงดึงสูงสุดต้องมีการหาค่าตัวแปรการเชื่อมที่เหมาะสมเพื่อเป็นการใช้ประโยชน์สูงสุดจากรอยต่อ ด้วยเหตุนี้งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์ในการศึกษาอิทธิพลของชนิดแก๊สคลุมที่มีผลต่อสมบัติของรอยต่อชน ระหว่างเหล็กกล้าไร้สนิม SUS304และเหล็กกล้าคาร์บอน SS400 วัสดุในการทดลอง คือ เหล็กกล้าไร้สนิม SUS304 และเหล็กกล้าคาร์บอน SS400ขนาด 100×200×3 mm3 รอยต่อชนถูกเชื่อมอาร์กโลหะแก๊สคลุมด้วยกระแสเชื่อม100-120 A และความเร็วเดินเชื่อม 300-450 mm/min แก๊สปกคลุม คือ95%Ar+5%He, 95% Ar+5% N2และ 95% Ar+5% O2 รอยต่อชนที่ถูกเชื่อมนำไปทำการทดสออบความแข็งแรงดึง ความแข็ง และโครงสร้างจุลภาค ผลการทดลองสรุปได้ดังนี้ แก๊สคลุมที่เหมาะสมที่ให้ความแข็งแรงดึง 548 MPa คือ 95%Ar-5%N2 เมื่อเชื่อมด้วยกระแสเชื่อม 100A และความเร็วเชื่อม 350mm/min ความแข็งแรงของรอยต่อชนเพิ่มขึ้นเมื่อส่วนผสมแก๊สคุลมมีการเปลี่ยนแปลงเป็นฮีเลียม ออกซิเจน และไนโตรเจน ตามลำดับ ไนโตรเจนในแก๊สคลุมทำให้ช่องว่างระหว่างแขนเดนไดรท์ในโลหะเชื่อมมีความละเอียดและส่งผลทำให้ความแข็งแรงของรอยต่อเพิ่มขึ้น

Gas metal arc welding (GMAW) of dissimilar carbon steel/stainless steel joint is generally more challenging than that of similar metals joint because of difference in the properties of the parent metals to be welded. In order to get a sound joint that shows a maximum tensile strength, various GMAW process parameters were optimized for taking full advantage of the joints. Therefore, this research aimed to study an effect of GMAW shielding gas type on SS400 carbon steel and SUS 304 stainless steel butt joint properties. Materials used in this study were SS400 carbon steel and SUS304 stainless steel and had a dimension of 100x200x3 mm3. Butt joint was welded by GMAW using a welding current of 100- 120 A and a welding speed of 300-450 mm/min. Shielding gases of GMAW process was 95% Ar+5% He, 95% Ar + 5% N2 and 95 % Ar+5% O2. Welded butt joints were investigated for tensile strength, hardness and microstructure. The experimental results were concluded as follows. Optimized shielding gas that produced a maximum tensile strength of 548 MPa was 95% Ar - 5% N2 with a welding current of 100 A and a welding speed of 350 mm/min. The tensile strength of the butt joint was increased when the shielding gas was mixed with He, O2 and N2, respectively. The present of the N2 in a shielding gas produced finer inter-dendrite arm spacing in a weld metal and affected directly to increase a tensile strength of the butt joint.