ریزساختار و ویژگی های دمای بالای (Haz) فولاد با استحکام بالا S700mc عملیات حرارتی مکانیکی

Microstructure And Properties Of The High-Temperature (Haz) Of Thermo-Mechanically Treated S700mc High-Yield-Strength Steel

1- مقدمه
2- روش تجربی
3- نتایج و بحث
4- نتیجه گیری
منابع

هدف این مقاله تعیین خصوصیات و ریزساختار منطقه تحت تاثیر حرارت بالای (HAZ) فولاد S700MC گرم شده تا دمای 1250 درجه و سرد شده در سرعت های مختلف بود. شبیه سازی سیکل های حرارتی با استفاده از یک شبیه سازی سیکل های حرارتی جوشکاری انجام شد. نمونه ها با یک سطح مقطع برای تحلیل شرح فلزات، آزمایشات برخورد، اندازه گیری های سختی و آزمایشات کششی ارائه شدند. سیکل های حرارتی جوشکاری با زمان های سردشدگی و یک دمای سیکل دمای ماکزیمم استفاده شدند. سیکل های پردازش ترمومکانیکی حرارتی جوشکاری به طور قابل توجهی مخصوصا با سرعت های گرمایش و سرمایش در SWC، هولدینگ کوتاه مدت در دمای ماکزیمم و همپوشانی مکرر دو یا چند سیکل در طول جوشکاری چندلایه متفاوت بودند. یکی از المان ها در ارزیابی جوش پذیری فولاد تحلیل فاز آستنیتی در طول سرمایش می باشد. آزمایشات سختی فولاد در زمان های سرمایش نواحی HAZ شبیه سازی شده از 3 به 120 ثانیه افزایش یافت و کاهش های تقریبا 40 HV را نشان داد، درحالیکه، صرف نظر از طول زمان سرمایش ، مقاومت برخورد بسیار پایین در سطح چند بود. مقاومت کششی، سختی و زبری نقش ثانویه آستنتیتی در کنترل مقاومت تبدیل اتصالات جوش خورده و خصوصیات پلاستیکی را نشان می دهند، تحلیل گذار فاز یک اساس قابل اطمینان برای ارزیابی-های جوش پذیری این گروه فولاد نشان داده نشده است.

2- روش تجربی
نواحی HAZ شبیه سازی شده در فولاد S700 MC (جدول 1 و شکل 1) که تا 1250 درجه گرم و در سرعت های مختلفی سرد شدند، برای آزمایش استفاده شده اند. سیکل های حرارتی با یک شبیه ساز سیکل حرارتی جوشکاری در گونه ها با یک سطح مقطع انجام شدند. این گونه ها سپس برای بررسی شرح فلزی، آزمایشات مقاومت برخورد، اندازه گیری های سطحی و آزمایشات کششی استفاده شدند.

این گونه ها برای سیکل های حرارتی جوشکاری و زمان های سرمایش با دمای ماکزیمم سیکل حرارتی ارائه شدند. دمای ماکزیمم سیکل حرارتی از یک نمودار ثبت شده با استفاده از یک PC خوانده شد. در جدول 2 (پریست و اندازه گیری شده) پارامترهای سیکل های حرارتی فولاد آزمایشی ارائه می شوند.

بعد از شبیه سازی، این گونه ها در ارتباط با استاندارد به آزمایشات برخورد چارپی 5 با استفاده از یک در یک دمای -30 درجه، برای بررسی فلزی در یک میکروسکوپ نوری ، و برای آزمایشات سختی ویکرز با یک بار 9.81 نیوتن با استفاده از یک تستر سختی فرستاده شدند. هر گونه در معرض 7 اندازه گیری، دو مقدار قابل توجه (مینیمم و ماکزیمم) رد شده و پنج مقدار باقیمانده متوسط قرار داشت. ویژگی های مکانیکی و پلاستیکی نمونه های تصادفی براساس PN-EN 10002-1، با استفاده از ماشین آزمایش اینسایت MTS تعیین شدند.

تحقیق تاثیر جریان جوشکاری بر خصوصیات مکانیکی اتصالات فولادی نرم زمان استفاده از جوش قوس الکتریکی

An Investigation of the Effect of Welding Current on the Mechanical Properties of Mild Steel Joints When Using Arc Welding

چکیده
جوشکاری نوعی فرایند ساخت است که در آن دو یا چند قطعه با استفاده از گرما یا حرارت، فشار یا هر دوی آن¬ها بهم ذوب شده و پس از سرد شدن قطعات به یکدیگر متصل می شوند. این مقاله در نظر دارد تا اثرات جریان را هنگام استفاده از جوشکاری قوسی، بر خواص مکانیکی و ریز ساختارهای اتصالات فولاد نرم بررسی کند. آزمایش جوشکاری قوسی در جریان¬های مختلفی(100 A, 150 A and 200 A) انجام شد. آزمایش¬های سختی و ضربه مطابق با استانداردهای ASTM E384 و ASTM E23-12C پیش برده شدند. نتایج نشان دادند که در طول فرایند جوشکاری قوسی، جریان بالای جوشکاری سبب ایجاد دمای سطحی بالایی می شود. افزایش در دمای سطحی بر خواص مکانیکی ناحیه جوشکاری اثر منفی دارد. بیشترین سختی و سفتی در جریان کم جوشکاری حاصل شده و مقادیر آن به ترتیب 269HV و 205.71J گزارش شد.

II. مواد
در این مطالعه از نمونه صفحات فولاد نرم S355JR با ضخامتی برابر 10 میلی متر، به عنوان فلز مرجع استفاده شد. از یک سیم جوشکاری 0.9 میلی متری (ER70S-6) به همراه گاز خاکی به عنوان ماده اتصال دهنده طی فرایند جوشکاری قوسی MIG، در جریان های مختلف استفاده شد.

III. روش
A. آزمایش جوشکاری قوسی
از دستگاه برش نواری Beka Mak BMSY 320 به همراه خنک کننده امولسیفایر، برای برش شش نمونه مشخصه به صورت مستطیلی، در ابعاد 30×30×10 میلی متر استفاده شد. همانطور که در شکل 1(a) نشان داده شده است، هر نمونه آزمایش با استفاده از یک سنگ فرز با توان 900 وات، بر روی یک سطح شیبدار با زاویه 20 درجه بریده شد. صفحات بریده شده قبل از جوش دادن به یکدیگر، با استفاده از یک برس سیمی چرخان تمیز می شوند. یک دستگاه جوشکاری PRO-MIG 350 که در شکل 1 نشان داده شده است به منظور ایجاد جوش لب به لب بین نمونه¬ها در جریان های 100 ، 150 و 200 آمپر همانطور که در شکل 2 (b) نشان داده شده است، استفاده شد. به منظور ایجاد اتصال از سیم ER70S-6 (0.9 میلی متر) در سرعت 360 میلی متر در دقیقه و گاز خاکی که دارای ترکیب، 90 درصد آرگون، 5 درصد اکسیژن و 5 درصد دی اکسید کربن است، به عنوان گاز محافظ نیز استفاده شد. سرباره(slug) ایجاد شده از نمونه¬های جوش داده شده جدا شد و اجازه داده شد تا نمونه ها به طور طبیعی خنک شوند.

طراحی و تولید فزاینده قطعات هوافضا با شرایط خستگی بحرانی با استفاده از بهینه سازی توپولوژی و فرآیند L-PBF

Design and additive manufacturing of a fatigue-critical aerospace part using topology optimization and L-PBF process

چکیده
1 مقدمه
2 مواد و روش ها
2.1. مواد
2.2. تولید فزاینده
2.3. پس پردازش ها
2.4. طراحی و تحلیل
3 نتایج و بحث
3.1. بهینه سازی توپولوژی
3.2. طراحی مجدد نتیجه ی بهینه سازی توپولوژی
3.3. تحلیل های تأییدی
3.4. شبیه سازی های تولید
3.5. تولید فزاینده ی قطعه
4 نتیجه گیری
منابع

چکیده

تولید فزاینده نسل جدیدی از روش های تولید است و از داده های دیجیتال طراحی رایانه ای ارسال شده برای ماشین جهت تولید استفاده می کند. بنابراین، تولید فزاینده یک روش تولید مستقیم دیجیتال محسوب می شود. این پژوهش روشی را جهت طراحی آن دسته از قطعات حیاتی هواپیمایی ارائه می کند که تحت شرایط خستگی و در راستای تولید فزاینده استفاده می شوند. قطعه ی هواپیمای انتخابی که در شرایط خستگی بحرانی قرار داشت، از نظر توپولوژی بهینه سازی شد و سپس مجدداً طراحی شد تا قابلیت تولید پیدا کند. با کمک این مطالعه ی بهینه سازی، 45 درصد صرفه جویی در پارامتر جرم بدست آمد، در حالی که الزامات مکانیکی نیز محقق شدند. شبیه سازی های تولید به تغییر شکل های گرمایی می پردازند و قطعه ی بهینه شده با کمک روش جوش لیزری بستر پودری تولید شد و عملیات های ثانویه تولید شد.

1 مقدمه

صنعت هوافضا یکی از حیاتی ترین بخش هایی است که بیشترین استفاده از تولید فزاینده در آن صورت می گیرد و انتظار می رود که مجموع درآمد حاصل از تولید فزاینده به تدریج ظرف مدت 20 سال افزایش یابد (8). این روند خارق العاده ی تولید فزاینده، ناشی از فناوری های تولید فزاینده می باشد. این فناوری ها، تولید دیجیتال مستقیم و نوین درنظر گرفته می شوند. تولید دیجیتال مستقیم و نوین به این صورت تعریف می شود: تولید غیرمتمرکز قطعات برمبنای فرآیند مناسب احراز کیفیت و تأیید اعتبار (5). دلیل دیگر برای استفاده ی گسترده از تولید فزاینده را می توان به انعطاف پذیری در طراحی نسبت داد. به یمن آزادی تولید در فرآیندهای تولید فزاینده، هندسه های پیچیده تر که از ویژگی سبک تر و سخت تر بودن برخوردار هستند را می توان طراحی و تولید نمود. در طراحی در راستای تولید فزاینده، روش بهینه سازی توپولوژی ترجیح داده می شود و علت آن نقش مهم آن در کاهش وزن می باشد.

Abstract

Additive Manufacturing (AM) is a new generation manufacturing method and AM is using digital CAD data directed to the machine to manufacture. AM is therefore regarded as a direct digital manufacturing method. This research work presents the methodology for designing critical aerospace parts used under fatigue conditions for AM. Selected fatigue critical aerospace part was topologically optimized then re-designed for manufacturability. With this optimization study, 45 % mass saving was obtained while mechanical requirements were satisfied. Manufacturing simulations for thermal distortions are covered and the optimized part was manufactured with laser powder bed fusion (L-PBF) and secondary operations were applied.

1 Introduction

The aviation and space industries are the most critical sectors where additive manufacturing (AM) is most potentially used and the total revenues from AM are expected to gradually increase over the next 20 years [8]. Such an extraordinary trend of AM is of course the AM Technologies is regarded as the novel direct digital manufacturing (DDM). DDM defines as the de-centralized manufacturing of the parts in accordance with proper qualification and certification [5]. Another reason behind the extensive usage of AM can be correlated with the flexibility in design. Owing to the manufacturing freedom of the AM processes, more complex geometries having lighter and stiffer properties can be designed and manufactured. In design for AM, topology optimization (TO) method has been preferred due to its significant role in weight reduction

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

طراحی و تولید فزاینده قطعات هوافضا با شرایط خستگی بحرانی با استفاده از بهینه سازی توپولوژی و فرآیند L-PBF

Design and additive manufacturing of a fatigue-critical aerospace part using topology optimization and L-PBF process

استرس پسماند در جوشکاری لیزر آلیاژ تیتانیوم TC4 مبنی برتکنولوژی لیزر اولتراسونیک

Residual Stress in Laser Welding of TC4 Titanium Alloy Based on Ultrasonic laser Technology

چکیده

1. مقدمه

2. مبانی نظری

3. فرآیند آزمایشی

1.3. تهیه نمونه های آزمایشی

2.3. لیزر اولتراسونیک برای اندازه گیری تنش پسماند در جوشکاری لیزر

3.3. سوراخ کاری برای اندازه گیری تنش پسماند

4. نتایج و بحث

1.4. اثرات ورودی حرارت بر تنش پسماند

2.4. اثرات سرعت جوشکاری بر تنش پسماند

3.4. اثرات عملیات حرارتی بر تنش پسماند

5. نتیجه گیری

چکیده

جوشکاری لیزر به دلیل تراکم انرژی بالای آن، منطقه کوچک تحت تأثیر حرارت قرار گرفته و توانایی پردازش سریع، در جوشکاری آلیاژ تیتانیوم بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. با این وجود، مشکلات مربوط به جوشکاری لیزر از قبیل تغییر شکل و ترک خوردگی ناشی از تنش پسماند باید برطرف شود. در این مقاله، تنش پسماند در جوشکاری لیزر آلیاژ تیتانیوم TC4 با استفاده از لیزر اولتراسونیک مورد بررسی قرار گرفت. تنش پسماند در صفحات آلیاژ تیتانیوم به صورت حالت تنش صفحه ای در نظر گرفته می شود. روش بارگذاری پیش از تنش ارائه شده و ضرایب آکوستیک بدست می آید. بر اساس ضرایب شناخته شده آکوستوالاستیک، تنش های پسماند عرضی و طولی در جوشکاری لیزر با استفاده از لیزر اولتراسونیک اندازه گیری می شود. نتایج نشان می دهد که تنش پسماند طولی بزرگتر از تنش عرضی است. توزیع منظم تنش پسماند شبیه جوش معمولی است، اما ناحیه تنش کششی بسیار باریک تر است. سپس، در مورد تأثیر ورودی حرارت و سرعت جوشکاری بر تنش پسماند بحث شده است. با افزایش ورودی حرارت، ناحیه جوشکاری گسترده شده و مقدار پیک تنش پسماند افزایش می یابد. در صورت ثابت بودن قدرت جوشکاری، سرعت جوشکاری بالاتر باید انتخاب شود. این تحقیق برای اندازه گیری و کنترل تنش پسماند در فرآیند جوشکاری لیزر از اهمیت ویژه ای برخوردار است. 

1. مقدمه

خواص مکانیکی دما بالا، نسبت استحکام به وزن بالا و مقاومت خوب در برابر خوردگی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم باعث کاربرد متنوع و موفقیت آمیز آن در زمینه های مختلف با تقاضای عملکردی و الزامات قابلیت اطمینان از قبیل هوافضا، اتومبیل، پزشکی، هسته ای، پتروشیمی و صنایع تولید برق شده است [1,2]. روش-های متداول جوشکاری آلیاژ تیتانیوم شامل جوشکاری گاز بی اثر تنگستن، جوشکاری پرتو الکترونی و جوشکاری لیزر است. جوشکاری لیزر به دلیل تراکم انرژی متمرکز آن، منطقه کوچک تحت تأثیر حرارت قرار گرفته (HAZ)، حداقل تغییر شکل در حین جوشکاری و سرعت سریع جوشکاری؛ یک روش جوشکاری غالب است. فناوری جوشکاری لیزر برای جوشکاری آلیاژ تیتانیوم TC4 مناسب است [3,4]. 

5. نتیجه گیری

از روش لیزر اولتراسونیک برای اندازه گیری تنش پسماند در جوشکاری لیزر آلیاژ تیتانیوم TC4 استفاده شد. روش بارگذاری پیش تنش ارائه شد و ضرایب آکوستوالاستیک آلیاژهای تیتانیوم TC4 در ابتدا بدست آمدند. براساس شناخت از ضرایب آکوستوالاستیک، تنش های پسماند جوشکاری طولی و عرضی با تکنیک لیزر اولتراسونیک اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که تنش پسماند طولی به طور آشکاری بزرگتر از تنش عرضی بود. تنش پسماند طولی، تنش کششی بالا در نزدیکی درز جوشکاری بوده و مقدار ماکزیم تنش پسماند طولی حدود MPa 420، که نصف استحکام تسلیم بود. سپس اثر پارامترهای فرآیند بر خصوصیات تنش پسماند بحث شد. نتایج نشان داد که حرارت ورودی، پارامتر غالب در تعیین تنش پسماند جوشکاری لیزر است. با افزایش حرارت ورودی، منطقه جوش گسترده تر شده و مقدار پیک تنش پسماند به تدریج افزایش می یابد. سرعت های جوشکاری بالاتر باید تا حد امکان زیاد انتخاب شود هنگامی که قدرت جوشکاری ثابت است. عملیات حرارتی می تواند حداکثر تنش پسماند طولی را حدود 80٪ کاهش داده و منجر به توزیع مجدد تنش شود.

Abstract

Laser welding is widely used in titanium alloy welding due to its high energy density, small heat affected zone, and rapid processing ability. However, problems with laser welding, such as deformation and cracking caused by residual stress, need to be resolved. In this paper, the residual stress in laser welding of TC4 titanium alloy was studied using an ultrasonic laser. The residual stress in titanium alloy plates is considered a plane stress state. A pre-stress loading method is proposed and acoustoelastic coefficients are obtained. Based on the known acoustoelastic coefficients, the transverse and longitudinal residual stresses in laser welding are measured using an ultrasonic laser. The results show that longitudinal residual stress is greater than the transverse stress. The distribution regularity of the residual stress is similar to normal welding, but the tensile stress zone is much narrower. Then, the influence of heat input and welding speed on residual stress is discussed. With increasing heat input, the welding zone widens, and the peak value of the residual stress increases. A higher welding speed should be chosen when the welding power is constant. This research has important significance for the measurement and control of residual stress in the laser welding process.

1. Introduction

The high temperature mechanical properties, high strength-to-weight ratio, and good corrosion resistance of titanium and titanium alloys have led its diversified and successful application in a variety of fields with demanding performance and reliability requirements, such as in the aerospace, automotive, medical, nuclear, petrochemical, and power generation industries [1,2]. Common titanium alloy welding methods include tungsten inert gas welding, electron beam welding, and laser welding. Laser welding is a dominant welding method because of its concentrated energy density, small heat affected zone (HAZ), minimal welding deformation, and fast welding speed. Laser welding technology is suitable for welding of TC4 titanium alloy [3,4].

5. Conclusions

An ultrasonic laser technique was used to measure the residual stress in laser welding of TC4 titanium alloy. A pre-stress loading method was proposed and the acoustoelastic coefficients of TC4 titanium alloys were first obtained. On the basis of known acoustoelastic coefficients, the longitudinal and transverse welding residual stresses were measured with an ultrasonic laser technique. The results showed that the longitudinal residual stress was obviously larger than the transverse stress. The longitudinal residual stress was high tensile stress near the welding seam, and the maximum value of longitudinal residual stress was about 420 MPa, which was half of the yield strength. Then, the effect of the process parameters on the features of the residual stress was discussed. The results showed that heat input is the dominant parameter determining laser welding residual stress. With increasing heat input, the welding zone widened and the peak value of the residual stress increased gradually. Higher welding speeds should be chosen as much as possible when the welding power is constant. Heat treatment can reduce the maximum of the longitudinal residual stress by about 80% and lead to the redistribution of stress.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

استرس پسماند در جوشکاری لیزر آلیاژ تیتانیوم TC4 مبنی برتکنولوژی لیزر اولتراسونیک

Residual Stress in Laser Welding of TC4 Titanium Alloy Based on Ultrasonic laser Technology

تست غیرمخربی مواد افزودنی مصنوعی مبنی بر اندازه گیری پراکندگی اولتراسونیک

Nondestructive testing of additively manufactured material based on ultrasonic scattering measurement

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تست غیرمخربی مواد افزودنی مصنوعی مبنی بر اندازه گیری پراکندگی اولتراسونیک

Nondestructive testing of additively manufactured material based on ultrasonic scattering measurement

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

بررسی تاثیر ویژگی مواد و آرایش هر لایه، بر روی شکل پذیری ورقه های دو فلزی

Investigation into the effect of material properties and arrangement of each layer on the formability of bimetallic sheets

Abstract

The application of bimetallic sheets composed of two dissimilar sheet metals with distinct properties has increasingly developed in recent years. Enhancement of bimetallic sheet’s formability by designing of appropriate layers is an important challenge for industrialization of these sheets. The main objective of this paper is investigation on the influence of material properties of layers on the formability of bimetallic sheets analytically and experimentally. The analytical model was developed to predict forming limit diagram (FLD) based on M-K model using both the Hill’s and Barlat-Lian yield functions. The experimental works was performed on Aluminum (AL3105)/Carbon steel (St14) sheets for verification of analytical model. Results showed that the formability of bimetallic sheet is enhanced by increasing of the strain hardening and strain rate sensitivity exponents of layers, although variation of the exponent coefficient of the layer with higher formability was more effective than layer with lower formability. In addition, the results demonstrated a significant nonlinear effect of variation in thickness of layers on the FLD0 index. It is found that the influence of anisotropy coefficient of layers is negligible in comparison with other material parameters, but the arrangement of anisotropic steel layer with isotropic aluminum layer as well as the arrangement of layers in the aligned rolling direction (0°−0°) can slightly improve the formability of two-layer sheets.

1 Introduction

Recently, the application of laminated composite sheet metals and specially two-layer metallic sheets has been greatly increased due to achieving desirable mechanical, physical and chemical properties such as high strength low weight structures, vibration damping, corrosion resistance, appropriate thermal and electrical conductivity in the variant industries. Aluminum-steel (AL-St) sheet is one of the most common clad sheets, in which the cladding can be carried out by several methods such as clad rolling [1], adhesive bonding [2], explosive forming [3] and etc. These bimetallic sheets consist of two distinct metals as a high strength (St) layer bonded to a lightweight low formable (AL) layer. Therefore, their forming behavior is different that of each layer and it is worth to study the effect of material properties of each layer on the formability of two-layer sheet in order to optimum design of bimetallic sheets.

Forming limit diagram (FLD) is commonly used to evaluate the formability of sheet metals in metal forming processes. The FLD is a plot of the major strain versus the minor strain which is obtained at the onset of localized necking condition. This curve defines the maximum permissible major strain with respectto the minor strain above which failure may be occurred in the deformed sheet. The concept of FLD was introduced by Keeler [4] and Goodwin [5] for the first time in 1968. Besides of many researchers reported on the mono-sheets, the formability of two-layer sheets has been the subject of some researchers. Semiatin and Piehler[6,7] investigated the formability of stainless steel-clad aluminum and aluminumclad stainless steel sheets based on defuse and localized necking. They resulted that the final localization and fracture are affected by arrangement of layers. Mori and Kurimoto [8] studied the formability of stainless steel-aluminum clad sheet experimentally. They utilized deep drawing process with a cylindrical punch and stretch forming test with a hemispherical punch to evaluate the formability of sheet. They concluded that a higher formability can be achieved when the aluminum is set on the outer side of the cup in stretching and deep drawing tests. Yoshida and Hino [9] determined the forming limits of sheet metal laminates under biaxial stress conditions. They developed a criterion for the left hand side of the FLD curve based on the Hill’s localized necking theory. In addition, punch-stretching tests were done on two and three-ply stainless steel-clad aluminum sheets. Kim et al. [10] studied the formability of roll-bonded AA5182/polypropylene/AA5182 sandwich sheets. They used the M-K theory associated with Hill’s yield function to predict FLD of sandwich sheet.

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1 – مقدمه
در طول سالها، FSW بدلیل اتصال ترکیباتی مانند آلیاژهای آلومینیوم اهمیت بسیار بالایی پیدا کرده است، زیرا حرارت تولید شده در طول فرایند به اندازه کافی شدید نیست که نواقصی را ایجاد کند که به طور معمول، در این مواد در طی جوشکاری ذوب مشاهده می شوند (Thomas و همکارانش، 1999). سرعت چرخش ابزار، سرعت حرکت ابزار و فشار عمودی بر روی صفحات در طی جوشکاری، پارامترهای فرایند اصلی FSW می باشند (Rajakumar و همکارانش،2010). با این حال هندسه ابزار که شامل هندسه شانه ابزار FSW و پروفیل میله پین ابزار است، نیز یک ویژگی قابل توجه است که بر استحکام جوش اثر می گذارد. بنابراين، مطالعه فرايند FSW نیز شامل بررسي و مطالعه ویژگیهای ابزار مي باشد (Su و همکارانش، 2003). اثربخشی یک اتصال FSW به شدت تحت تأثیر چند پارامتر ابزار، بویژه پارامترهای هندسی، مانند ارتفاع و شکل پین (استوانه ای، ذوذنقه ای شکل، پیچشی، و غیره) می باشد که یک تأثیر مرتبط با جریان فلز، و بر روی تولید حرارت بدلیل نیروهای اصطکاک دارد (Leal و همکارانش، 2008؛ Qerin و همکارانش، 2009؛ Rai و همکارانش، 2011؛ Zhang و همکارانش، 2012). ابزار FSW بخش مهمی از این فرایند جوشکاری است. دیوز (Dawes) و توماس (Thomas) (1999)، جزئیات رویکرد توسعه ابزار را در ایجاد جوش مورد ملاحظه قرار دادند و جنبه های طراحی ابزار مفهوم شانه پیمایش را مطرح نمودند. در حالی که مطالعات متعددی بر روی تغییر چرخش و سرعت جوشکاری برای بهینه سازی پارامترهای جوشکاری و مطالعه ریز ساختاری آنها در مورد آلیاژهای آلومینیوم متمرکز شده است، تحقیقات محدودی بر روی اثرات ساختار ابزار صورت گرفته است (Leal و همکارانش 2008؛ Barcellona و ،Buffa، 2004؛ Boz و Kurt، 2004). تعداد زیادی از تحقیقات در زمینه فرایند FSW و بویژه بر روی تجسم جریان مواد در اطراف ابزار FSW انجام شده است (Guerra و همکارانش، 2002). به خوبی شناخته شده است که موادی که دارای تغییر پلاستیکی تغییر شکل هستند، مجبور به جریان در جهت چرخش ابزار از جلو به عقب ابزار FSW می باشند. اگرچه تعدادی از تحقیقات در مطالعات معاصر بر روی بررسی در باره شانه ابزار و پروفیل میله انجام شده است، یک مطالعه دقیق مقایسه ای در باره ویژگی های ابزار اصلی مختلف برای یک ماده معین، به ندرت یافت می شود. بنابراین، بررسی منظم اثر هندسه پروفیل پین بر روی جوش FSW، مورد نیاز می باشد. در این مطالعه، اثر هندسه ابزار مختلف بر روی خواص مکانیکی، ویژگی های ریز ساختاری و نواقص اتصال جوش ایجاد شده از آلیاژ آلومینیوم 7075، مورد مطالعه قرار گرفت.

2 – فعالیت های تجربی
یک صفحه آلیاژ آلومینیوم 6T – 7075، با ترکیب شیمیایی (به wt%) Fe 18/ – Cr 19/ – Cu 55/1 – Mg 4/2 – Zn 7/5 – Al، به عنوان مواد اولیه مورد استفاده قرار گرفت. این ابزارها در شکل 1 نشان داده شده است. سرعت های جوشکاری و چرخش، به ترتیب برابر با 63 میلیمتر در دقیقه و 1600 دور در دقیقه بود. میکروساختار این نمونه ها با استفاده از میکروسکوپ نوری (OM) و میکروسکوپ الکترون SEM) مورد بررسی قرار گرفت. یک میکروسکوپ نوری مدل M60BX المپیوس و یک میکروسکوپ الکترون اسکن میدان انتشاری مدل VEGE / TESCAN-XMU (FESEM)، برای بررسی ریز ساختار اتصالات، مورد استفاده قرار گرفت. سطوح شکست نمونه های FSW جوش داده شده پس از انجام آزمایش کشش، بوسیله FESEM مورد بررسی قرار گرفتند.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

Over the years FSW has increased significance for joining such as aluminum alloys as the heat produced during the process is not severe enough to produce the defects which are generally observed in these materials during fusion welding, Thomas et al. (1999). Rotational speed of the tool, tool traverse speed, and vertical pressure on the plates during welding are the main process parameters of FSW, Rajakumar et al. (2010). However the tool geometry which includes the geometry of the FSW tool shoulder and tool pin probe profile is also a significant characteristic which affects the weld strength. Therefore, study of the FSW process also includes the investigation and study of tool characteristics, Su et al. (2003). The effectiveness of an FSW joint is strongly affected by several tool parameters; in particular, geometrical parameters such as the height and the shape of the pin (cylindrical, trapezoidal, screwed, etc.) has a related influence on the metal flow and on the heat generation due to friction forces, Leal et al. (2008), Querin et al. (2009), Rai et al. (2011), Zhang et al. (2012). The FSW tool is a critical part of this welding process. Dawes and Thomas (1999) defined in detail the tool development approach taken at The Welding Institute and outlined the tool design aspects of the scroll shoulder concept. While there have been several studies focused on the variation of rotation and welding speeds to optimize the welding parameters and study their microstructures for aluminum alloys, limited research has been carried out on the effects of tool structure, Leal et al. (2008), Barcellona and Buffa (2004), Boz and Kurt (2004). A large majority of research conducted on the FSW process has focused specifically on visualizing the material flow around the FSW tool, Guerra et al. (2002). It is well understood that plastically deforming material is forced to flow in the direction of tool rotation from front to the rear of the FSW tool. Even though some work has been done in contemporary literature on the study of the tool shoulder and probe profile, a comparative detailed study of different basic tool features for a given material is rarely found. There is, therefore, a need to systematically investigate the effect of tool pin profile geometries on the FSW weld. In this study, the effects of various tool geometries on mechanical properties, microstructural characteristics and defects of the welded joint made from 7075 aluminum alloy were studied.

2. Experimental

5 mm thickness 7075-T6 Al alloy plate with chemical composition of Al-5.7 Zn-2.4 Mg-1.55 Cu-0.19 Cr-0.18 Fe (in wt.%) was used as base material. The tools are shown in Fig. 1. The welding and rotation speeds were 63 mm min1 and 1600 rpm, respectively. The microstructure of the specimens was studied by using optical (OM) and electron microscopes (SEM). An Olympus BX60M optical microscope and a VEGE/TESCAN-XMU field emission scanning electron microscope (FESEM) were used to examine the microstructure of the joints. Fracture surfaces of the FSWed specimens after tensile test were examined with FESEM.

روشی جدید برای بهبود عمر خستگی جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه متحرک با استفاده از انعطاف پذیری محلی

A novel method for improving fatigue life of friction stir spot welded joints using localized plasticity

Abstract

This study introduces a new method for enhancing the life and strength of friction stir spot welded (FSSW) joints using a localized plasticity process. The aim of this investigation is to evaluate the effect of cold expansion on the improvement of fatigue life of FSSW joints in aluminum alloy 7075-T6 plates through conducting experimental and numerical procedures. In the experimental section, the fatigue tests were carried out using constant amplitude load control servo-hydraulic fatigue testing machine on the as-welded and cold expanded FSSW joints with cold expansion level of 3.3%. In the numerical part, three-dimensional finite element models were implemented to calculate stress and strain distributions in two batches of specimens using two multi-axial fatigue criteria: Smith–Watson–Topper and Fatemi–777Socie. The obtained experimental and numerical S–N data revealed that the cold expansion method could improve the fatigue life of FSSW joints in all load ranges so that in high cycle regimes, it could improve the fatigue life up to 6 times. Although the results revealed that there is a relatively good agreement between estimated fatigue lives and experimental data in reasonable fatigue life regime, considering the fatigue crack growth life can lead to better estimation.

1 Introduction

Friction Stir Spot Welding (FSSW) technology is being targeted at modern automotive and aerospace industries in order to resolve the significant issues such as: energy saving, environmental preservation, fuel economy improvement, and performance. One of the efficient procedures is through replacing conventional iron based alloys with light and high strength materials such as aluminum, magnesium and reinforced polymer composites in fabrication of vehicles, as reported by Blawert et al. [1], and Davies [2]. These mentioned alloys are difficult to fusion weld, and their mechanical properties are drastically attenuated by fusion welding process, as reported by Cavaliere et al. [3]. The resistance spot welding (RSW) with some privileges like high tolerance to poor part fit up compared with fusion welding techniques is commonly employed for joining steel sheets; however, this method leads to poor mechanical performance [4, 5]. Generally, friction stir welding (FSW) is a revolutionary joining method which was introduced by TWI in 1991[6] with various advantages such as good retention of baseline mechanical properties, little distortion, and low residual stresses in comparison with traditional welding techniques. German factory GKSS [7] has recently applied friction welding process for spot welding, called friction stir spot welding (FSSW). In this new generated solid‐state joining process, the specimens are connected to each other based on friction heating on the facing surfaces of predesigned special tool and sheets. The stirring process plays an important role in producing a plastically deformed zone around the pin. This new invented technology has been adopted by Mazda Motor [8] in mass production of hood and rear door of the sport model Mazda RX‐8. In FSSW the whole process of welding occurred under the melting point of welded alloys. That’s why it is appropriate for low melting point materials such as Al and Mg. Due to overwhelming development in application of this welding technique, many researchers have been allured to study the several aspects of this technology. The main issues are micro‐structural and mechanical characteristics of the joints, optimization of welding process parameters, capability in joining dissimilar materials, strength of the joints which are influenced by deviations in process parameters, and fatigue life and failure modes of spot friction welded joints. Most of the previous studies investigated the spot friction welds between similar and dissimilar aluminum alloys. Smith et al. [9] proposed a review on the advantages of using FSSW in transportation industry. Merzoug et al. [10] experimentally determined the optimal parameters of FSSW process in order to enhance the mechanical properties of Al 6065‐T5 welded joints. Da Silva et al. [11] investigated the effect of joining parameters on the mechanical properties and micro structural features; and described the material flow of dissimilar intermixing during FSSW into different aluminum alloys. Rodrigues et al. [12] studied the influence of welding parameters such as conical and flat shoulders, on the microstructure and mechanical characteristics of joints to get non defective welds. Most of the previous studies have focused on determining the influence of welding parameters on the microstructures, failure modes of SFW joints under quasi‐static loading conditions. In another study by Lin et al. [13], the microstructures and failure modes of spot friction welds in lap‐shear specimens of aluminum 6111‐T4 sheets were studied using optical micrographs. Wang and Chen [14] predicted fatigue lives of FSSW in AL 6061‐T4 lap shear specimens under cyclic loading conditions based on Paris law and local stress intensity factors as functions of the kink length. Rash Ahmadi et al. [15] investigated the fatigue life of single friction stir spot welds by performing finite element analysis and strain‐based modified Morrow’s damage equation considering hardness distribution, assuming the cyclic material constants and mechanical strength of different zones around the FSSW are proportional to the base material hardness value. A new technique has been recently proposed to improve the strength of friction welded joints which results in enhancement of static load capacity and fatigue life. In this method, a number of actions are used such as adding some particle reinforcement during the friction welding process, refilling the joints by using a special designed double‐acting tool to remove the created cavity in welded zone, and applying thermal annealing to friction welded structures. Some of the relevant studies have been done by Miller et al. [16]. They studied addition of metal particles during the spot friction welding process to create a localized Metal Matrix Composite (MMC) for the improvement of lap shear strength in AL 6111‐T4 alloys; and experimental procedures revealed that the MMC reinforcement improved the lap shear strength of Spot Friction Welded (SFW) joints by about 25%. Uematsu et al. [17] investigated the effects of refilling probe hole and increased effective cross sectional area of the nugget on tensile and fatigue behavior of FSSW joints. Although experimental results revealed that tensile strength of refilled joints was higher than the as‐welded joints, the fatigue strength of the refilled joints was almost the same or in some cases lower than the joints with probe hole. In parallel with our mentioned goal, a process has been proposed to improve the fatigue life of FSSW joint in this research. This process generates compressive residual stresses at the periphery of the joints via passing a designed concave pin with larger size than the created hole in the center of the weld. The main objective of the present study is to evaluate the performance of the proposed method through investigating its effects on fatigue behavior of FSSW joints of aluminum 7075‐T6 and therefore some reliable strain based multi-axial fatigue criteria have been selected to predict fatigue lives of specimens based on finite element analysis.

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1-مقدمه
فولاد نیمه ساخته ( MC,AISI 1040) و فولاد نیمه ساخته میکرو آلیاژی ( MA-MA,38MnV56) بسیار در قطعات ساختمان ماشین آلات استفاده شده اند. بالاخص ، فولادهای MC-MA پس از تبدیل به قطعات به علت دستیابی مستقیم به خواص مکانیکی در پایان پروسه ، نیازی به عملیات حرارتی ندارند ، و در نتیجه به راحتی و سادگی می توان به صرفه جویی انرژی و هزینه ها با کاهش تعداد عملیات دست یافت . همچنین ، این فولادها مشخصات بسیار خوب چقرمگی و جوش پذیری را نشان میدهند. این خواص سودمند با کنترل دقیق ترکیبات شیمیایی و اتخاذ پروسه های مناسب کنترل شده حرارتی –مکانیکی بدست آمده است .توسعه ریز ساختار در طی گرمکاری فولاد معمولی کربن به اندازه فولادهای میکرو آلیاژی حاوی مقادیر اندکی از Ti,NbM,AI یا V تنها یا ترکیبی از V بارز نیست .
در سالهای اخیر ، بسیار ی مقالات ثابت کردند که فولادهای میکرو آلیاژی حاوی 0.30-0.50wt% c میتوانند با موفقیت جایگزین فولادهای مرسوم سرما داده و فولادهای آبداده شوند. نیروی محرک ماوراء توسعه فولادهای میکرو آلیاژی نیاز به کاهش هزینه های تولید بوده است . فولادهای بسیار مقاوم با توالی و زنجیره های از عملیات حرارتی به مقاومت و چقرمگی مطلوب مثل سرمادهی و آبدهی پس از تغییر زیاد دما دست می یابند. در عوض ، فولادهای MC-MA قادر به دستیابی به خواص زیاد مکانیکی مبتنی بر سرمایش کنترل شده پس از دگر شکلی گرما هستند که فولادها حصول به این مرحله را مرهون عملیات ساده گرما –مکانیکی هستند. در نتیجه ، خواص مورد نظر بدون تفکیک عملیات سرمادهی و آبدهی مورد نیاز فولادهای مرسوم کربن حاصل می شود. کاهش هزینه های پروسه تولید و افزایش خواص و عملکرد با فولادهای میکرو آلیاژی دست یافتنی است و در نتیجه منجر به افزایش مصرف و کاربرد آنها می شود.
افزودن عناصر آلیاژی روش مهم سودمندی هزینه را به منظور دستیابی به ترکیب خوبی از چقرمگی عالی و مقاومت از طریق کنترل اندازه ها و سختی رسوب ارایه می دهد. افزایش مقاومت فولادهای میکرو آلیاژی با افزایش کسر و جزء حجم پرلیت یا با پالایش و آماده سازی دانه و مقاومت رسوب گذاری ماتریس فریت حاصل می شود که با افزودن میکرو آلیاژی ها ( مثل Ti,Nb یا A1 کنترل اندازه ذره و V مقاومت رسوب ) کنترل میشود . دگر شکلی گرما پارامترمهمی در پالایش دانه های ریز میکرو آلیاژی است . دگر شکلی های خشن و زبر در منطقه تبلو ر مجدد اونسینت ،دانه های درشت اونسینت را با پروسه تبلور مجد د و دگر شکلی تکراری پالایش می کند. البته دگر شکلی در منقطه غیر متبلور مجدد مکان های هسته زایی فریت را به وسیله کلوچه سازی ساختار دانه های اونسینت و ساخت نوارهای دگر شکلی افزایش می دهد. بدین طریق ، ساختار دانه های ریز فریت پس از انتقال و تبدیل تولید می شوند. زمانی این پیشرفت ها حفظ میشوند که از مقدار سرما بیشتری استفاده شود .پتک کاری از بین پروسه های دگرشکل گرمایی تبدیل به تکنیک رقابتی پردازش و آمایش فولادها شده است .
مقدار سرما حاصل شده پس از مرحله دگر شکل تکمیل شده بر خواص مکانیکی با ایجاد و پدید آیی انواع اجزا ء تشکیل دهنده زیر ساختار که خواص مکانیکی را تغییر معناداری می دهد ، اثر زیادی دارد . مقادیر بالاتر سرما به علت مهار و کنترل پراکنش اتمی منجر به کاهش اندازه دانه فریت و مقاومت بیشتر ، سختی ، و چگالی نابجائی و فاز های ریز می شود. در مقابل مقادیر پایین تر سرما منجر به انتقال دانه ها به فاز های کم نابجایی تر ، نرم و زبر مثل فریت چند ضعلی می شود.
اندازه و درصد فریت و پرلیت در زیر ساختار نقش مهمی را در خواص نهایی مکانیکی ایفا میکند . هر یک از متغیرهای زیر ساختار بسیار متاثر از ترکیب فولادهای ریز آلیاژی ، پارامترهای آهنگری و پتک کاری مورد استفاده و مقدار سرما پس از پتک کاری میشود. تغییرات مقدار حجمی تغییر شکل ، دما های کار و مقادیر پس سرمایش میتواند انواع زیر ساختار ها را پدید آورد . هدف تحقیق حاضر بررسی اثر مقدار سرما پس از کنترل آهنگری و پتک کاری گرم بر خواص مکانیکی فولادهای MC-MA و MC است . این مقاله نیز خواستار دستیابی به اثر غلظت های وانادیم بر میکرو ساختار ها و خواص مکانیکی فولاد MC-MA آهنگری شده و خنک شده در دما های مختلف سرمایشی است.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

Medium carbon steel (MC, AISI 1040) and medium carbon microalloyed steel (MC–MA, 38MnVS6) are being widely used for machinery structural parts [1]. In particular, MC–MA steels do not require heat treatment after they are shaped into parts, as the mechanical properties are obtained directly at the end of the process, so an important saving of costs and energy can be reached by reducing the number of operations. Also, these steels present very good characteristics of toughness and weldability. These beneficial properties have been achieved by a careful control of chemical composition and by adopting suitably controlled thermo-mechanical processes [2]. During hot working of plain carbon steels, the microstructure development is not as pronounced, as can be observed in the case of microalloyed steels that contain small amounts of Ti, Nb, Al or V singly or in combination [3]. In recent years, many papers demonstrated that microalloyed steels, containing 0.30–0.50 wt.% of C, could satisfactorily replace conventional quenched and tempered steels. The driving force behind the development of microalloyed steels has been the need to reduce manufacturing costs. High strength steels achieve the desired strength and toughness by a sequence of thermal treatments, i.e., quenching and tempering after high temperature deformation. MC–MA steels, instead, are able to achieve high mechanical properties thanks to a simplified thermo-mechanical treatment, based on controlled cooling after hot deformation. Consequently, the desired properties can be obtained without the separate quenching and tempering treatments required by conventional carbon steels. The reduction of the cost for the production process and the improvements in properties and performance obtainable with microalloyed steels therefore led to an increase in their use [4,5]. The addition of alloying elements offers an important cost-effective approach to obtain a good combination of excellent toughness and strength through grain size control and precipitation hardening [6,7]. In microalloyed steels, strength increases are primarily achieved through increase of the pearlite volume fraction or by grain refinement and precipitation strengthening of the ferrite matrix as controlled with microalloy additions (e.g., Ti, Nb, or Al for grain size control and V for precipitation strengthening) [8]. However, hot deformation is an important parameter in grain refinement as well as microalloying elements. Rough deformation in austenite recrystallization region refines coarse austenite grains by repeated deformation and recrystallization. However, deformation in non-recrystallization region increases ferrite nucleation sites through pancaking of austenite grains and creation of deformation bands [9,10]. In this way, fine ferrite grains structure will be produced after transformation. These achievements are maintained when higher cooling rates are applied. Among hot deformation processes, forging has become a competitive technique for processing such steels [11,12]. The cooling rate after finishing deformation stage has a signifi- cant effect on the mechanical properties through engendering a variety of microstructure constituents that alter significantly the mechanical properties [13]. Higher cooling rates lead to a decrease of ferrite grain size and formation of high strength, hardness, dislocation density, and fine phases because it suppresses the atomic diffusion [14]. In contrast for lower cooling rates where, slow cooling rates lead to transformation into soft, coarse, and less dislocated phases like polygonal ferrite [12,15]. The size and percentage distribution of ferrite and pearlite within the microstructure play an important role on the final mechanical properties. Each of the microstructure variables is highly influenced by the composition of the microalloyed steels, the forging parameters utilized, and the post-forging cooling rate. Variation in the cumulative amount of deformation, working temperatures and post cooling rates can engender a variety of microstructure [6]. The present work is aimed to study the effect of cooling rate after controlled hot forging on the mechanical properties of MC and MC–MA steels. This paper also envisages to find out the influence of vanadium concentrations on the microstructures and mechanical properties of MC–MA steel forged and then cooled at different cooling rate.

اثرات گاز محافظ روی جوشکاری قوس دار پودری اتصالات از جنس فولاد ضدزنگ آستنیتی سخت شده (AISI 316L (N

Shielding gas effects on flux cored arc welding of AISI 316L (N) austenitic stainless steel joints

Abstract

This paper deals with the flux cored arc welding (FCAW) of AISI 316L (N) austenitic stainless steel with 1.2 mm diameter of flux cored 316LT filler wire. The welding was carried out with different shielding gas mixtures like 100% Ar, 95% Ar + 05% CO2, 90% Ar + 10% CO2, 80% Ar + 20% CO2, 75% Ar + 23% CO2 + 2% O2 and 70% Ar + 25% CO2 + 5% O2 and 100% CO2. The main aim of the work is to study the effect of various shielding gas mixtures on mechanical properties and metallurgical characters. The microstructures and ferrite content of the welds were analyzed. The mechanical characteristics such as impact test, microhardness and ductility of welds were carried out. The fracture surface impact samples were analyzed through scanning electron microscope (SEM). The fracture surface revealed a ductile rupture at room temperature and ductile rupture with a few cleavages at lower temperatures occurred. The toughness and ferrite percentages of the welds were decreased for increase of the CO2 in shielding gas mixtures.

1 Introduction

Flux cored arc welding (FCAW) has received significant attention among welders nowadays because of its advantages like easy workability and efficiency. It is suitable for mechanization and robotization and easy for applying thus providing speedy work during welding process of sheets having high thickness. It is a fusion welding process in which coalescence is produced from an arc between the work and a continuously fed filler metal electrode. The electrode core contains alloying elements that modify the molten weld metal, deoxidizers, scavenger elements that remove extra dissolved gases, stabilizers, slag forming elements and flux materials and from literatures it is evident that the use of flux wire over solid wire is more beneficial [1].

The 316L (N) austenitic stainless steel is widely used in exhaust manifolds, furnace parts, heat exchangers, jet engine parts, nuclear industry etc. The heat affected zone (HAZ) of austenitic stainless steels containing more than 0.05% C can be susceptible to a form of inter-granular corrosion called weld decay. Weld decay in austenitic stainless steels is caused by precipitation of Cr carbide at grain boundaries, which is called sensitization. Typically, the Cr carbide is Cr-enriched M23C6, in which M represents Cr and some small amount of Fe. Within the sensitization temperature range carbon atoms rapidly diffuse to grain boundaries, where they combine with Cr to form Cr carbide, so less carbon in the range of 0.03 maximum is used in 316L material [2]. Austenitic stainless steels find applications due to excellent corrosion resistance in normal atmospheres and in a wide range of corrosive media. Type 316 steels containing 2–3% molybdenum show better general corrosion resistance as in chloride medium to pitting corrosion [3]. In 316L (N) nitrogen is added within the range of 0.06–0.08%.

The shielding gas is one of the key factors which affects the microstructure and mechanical properties of the welds. A mixture of carbon dioxide and argon is widely used as the shielding gas for FCAW process [4,6]. The percentage of carbon dioxide gas has varied from the different levels with different heat input and the effects of the welds were investigated by Yilmaz and Tümer [5]. Aloraier et al. [7] has proposed that no post weld heat treatment required for FCAW process. The welding parameters that affect weld penetration were studied by Mostafa and Khajavi [8]. Erdal Karadeniz et al. [9] studied the effect of process parameters on penetration in gas metal arc welding processes. Arivazhagan et al. [10] studied the influence of shielding gas composition on toughness of flux-cored arc weld of modified 9Cr–1Mo (P91) steel. Mohamad Ebrahimnia et al. [11] studied the effect of shielding gas composition on the mechanical weld properties of steel ST 37-2 in gas metal arc welding. In this study the influence of variation in the shielding gas composition on the weld properties of the steel ST 37-2 was investigated. Kang et al. [12] investigated the effect of alternate supply of shielding gases in austenite stainless steel GTA welding with a mixing supply of shielding gas and found that it cannot only increase the welding quality, but also reduce the energy by 20% and the emission rate of fume. To improve the efficiency of FCAW welding process the effect of carbon dioxide on the weld quality must be known.