haku: @keyword jäännösjännitykset / yhteensä: 8
viite: 1 / 8
« edellinen | seuraava »
| Tekijä: | Kuitunen, Mikko Henrik |
| Työn nimi: | Comparison of the material modelling performing characterization of weld microstructure of S355N steel and defining of residual stresses |
| Teräksen S355N hitsausliitoksien materiaalimallinnustulosten vertailu mikrorakenteen karakterisoinnin ja jäännösjännitysten avulla | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | 97 s. + liitt. Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Insinööritieteiden korkeakoulu |
| Oppiaine: | Koneenrakennuksen materiaalitekniikka (K3003) |
| Valvoja: | Hänninen, Hannu |
| Ohjaaja: | Nevasmaa, Pekka ; Kujanpää, Veli |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201606172637 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 4154 | Arkisto |
| Avainsanat: | metallography residual stresses x-ray diffraction contour method mixing grain size distribution metallografia jäännösjännitykset röntgendiffraktio contour menetelmä sekoittuminen raekoko raekokojakauma |
| Tiivistelmä (fin): | Tämän diplomityön tavoitteena oli vastata seuraaviin kysymyksiin. Vastaako VTT S355N näytteiden karakterisoidut mikrorakenteet ja niiden mekaaniset ominaisuudet ja kokeellisesti määritetyt Vossin tohtorityön TIG hitsien tulokset materiaalimallinnuksen tuloksia? Onko tutkittujen LAHW ja MAG hitsien sekoittuminen tasaista? Vastaako röntgendiffraktiolla mitatut S355N päittäisliitosten jäännösjännitykset Contour menetelmällä mitattuja jäännösjännityksiä? Tämän vertailun tavoite on tukea tulevaisuudessa tehtäviä simulointiprosessien validointeja. Lisäksi tässä päättötyössä mietittiin voidaanko karkearakeisen vyöhykkeen maksimiraekoko määrittää mittaamalla raekokojakauma mikrorakennekuvien ja Matlabin avulla. VTT:n päällehitsien mikrorakenteiden karakterisoinnit kohdistettiin karkearakeisille vyöhykkeille lähelle sularajoja, koska ne ovat hitsien heikoin kohta. Kaikille VTT:n päällehitseille mitattiin kovuusjakaumat sekä HAZ:ien (Heat Affected Zone) ja hitsien mitat. Mikrorakenteiden faasien tunnistus tehtiin kaikille VTT:n päällehitseille mikrorakennekuvien, kovuuksien ja IIW:n (International Institute of Welding) tunnistuskuvien avulla. Jäähtymisajat mitattiin kaikille VTT:n päällehitseille lämpöelementtien avulla. Simuloiduille, mitatuille ja Vossin työn jäähtymisajoille määritettiin t8/5 arvot, jos mahdollista. Määritettyjä t8/5 arvoja sekä mitattuja HAZ:ien ja hitsien mittoja verrattiin keskenään VTT:n mitattujen arvojen, VTT:n FLOW-3D simulaatioiden ja Vossin tohtorityön mitattujen arvojen kesken. Perusmateriaalin, kahden MAG näytteen ja LAHW näytteen päittäisliitoksien jäännösjännityksiä mitattiin Contour menetelmän ja röntgendiffraktion avulla sekä mitattuja jäännösjännityksiä verrattiin keskenään. VTT:n MAG ja LAHW hitsattujen S355N näytteiden sekoittumista selvitettiin sekoittumislaskelmilla ja ruostumattoman hitsiaineen kromi-, nikkeli- ja rautajakaumien avulla. Kromi-, nikkeli- ja rautajakaumat mitattiin EDS:n (Energy-dispersive X-ray Spectroscopy) avulla. Rauta, nikkeli ja kromipitoisuudet mitattiin yhdelle MAG näytteelle OES:n (Optical Emission Spectrometry) avulla. MAG "eripari" näytteen sekoittumista selvitettiin syövytyksen, Schaeffler ja WRC-92 diagrammien avulla. Suuren kovuusvaihtelun syytä lähellä sularajaa selvitettiin yhdellä MAG eripari hitsillä. Karkearakeisten vyöhykkeiden maksimiraekoko mitattiin valomikroskoopilla ja raekokojakaumat määritettiin perusmateriaalista hitsiin mikrorakennekuvien, kuvan käsittelyn ja Matlabin avulla kaikille VTT:n päällehitseille. Suurin osa VTT:n näytteiden karakterisoiduista mikrorakenteista ja niiden mekaanisista ominaisuuksista ja Vossin tohtorityön mitatuista tuloksista ovat lähellä FLOW-3D simulaatioiden tuloksia. Röntgendiffraktiolla mitatut hitsien jäännösjännitykset korreloivat Contour menetelmällä mitattujen jäännösjännitysten kanssa. LAHW ja MAG hitsien sekoittuminen on tasaista. Karkearakeisen vyöhykkeen maksimiraekoon määrittäminen raekokojakauman avulla ei ole mahdollista, koska Matlab ohjelma mittasi martensiittipakettien mittoja perinnäisen austeniitin rakeiden sisällä. |
| Tiivistelmä (eng): | The objective of this Master thesis was to answer the following questions. Do the characterized microstructures of VTT S355N samples with their mechanical properties and the experimental results of TIG welds of the Voss's doctoral thesis correspond to the modelled material results? Is the mixing of the investigated weld samples of LAHW and MAG welds even? Do X-ray diffraction measured residual stresses of S355N butt weld samples correspond with the measured residual stresses of Contour method? The purpose of these comparisons is to support validation of simulation processes which will be carried out in future. Additionally this thesis discussed if the maximum grain size of coarse-grained zone can be determined by measuring the grain size distribution with micrographs and Matlab. Charasterisation of microstructures of bead-on-plate VTT samples was focused on coarse-grained zones near fusion lines because there are the weakest parts of the welds. Hardness distributions and measuring of dimensions of HAZ (Heat Affected Zone) and weld metal were measured for all bead-on-plate welds of VTT. Recognition of phases of microstructures was carried out with the help of micrographs, hardnesses and recognition micrographs of IIW (International Institute of Welding). Cooling times were measured for all bead-on-plate welds with thermoelements. Values of t8/5 were determined for cooling times of measured, simulated, and of Voss's doctoral thesis if possible. Determined t8/5 values, measured dimensions of HAZ and weld metals were compared between measured values of VTT samples, simulated values of FLOW-3D and measured values of Voss's doctoral thesis. Residual stresses were measured for base material, two MAG and LAHW butt welds with Contour method and X-ray diffraction and the measured residual stresses were compared. Mixing of MAG and LAHW S355N samples of VTT were clarified with mixing calculations and with chromium, nickel and iron distributions of stainless weld metal. Distributions of chromium, nickel and iron were measured with EDS (Energy-dispersive X-ray Spectroscopy). Contents of chromium, nickel and iron were measured for one MAG sample with OES (Optical Emission Spectrometry). Mixing of one dissimilar MAG sample was clarified with etching, Schaeffler and WRC-92 diagrams. Reason of high variation of hardness near fusion line was investigated with one dissimilar MAG sample. Maximum grain sizes of coarse-grained zones were measured with optical microscopy and grain size distributions from base material to weld metal were determined with the help of micrographs, image processing and Matlab for all bead-on-plate welds of VTT. Most characterized microstructures of VTT samples with their mechanical properties and the experimental results of TIG welds of the Voss's doctoral thesis were near the modelling results. X-ray diffraction measured residual stresses of weld samples correlate with the measured residual stresses of Contour method. Mixing of investigated LAHW and MAG welds are even. Measuring of maximum grain size of prior austenite from coarse-grained zone with the grain size distribution was not possible because Matlab software measures dimensions of martensite blocks inside prior austenite. |
| ED: | 2016-07-17 |
INSSI tietueen numero: 54067
+ lisää koriin
« edellinen | seuraava »
INSSI