Nykyaikaisten suurlujuusterästen kitkatappihitsaus: liitoksen karakterisointi ja magneettisen prosessimonitorointimenetelmän kehitys: Joint characterization and development of a magnetic-based process monitoring

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Nykyaikaisilla mikroseosteisilla ja termomekaanisesti valssattuilla suurlujuusteräksillä (HSS, high-strength steels) on erinomaiset mekaaniset ominaisuudet. Niihin voi kuitenkin vaikuttaa heikentävästi huippulämpötilat ja jäähtymisnopeudet sulahitsausprosesseissa. Tässä työssä esitetään, miten kitkatappihitsauksen (FSW, friction stir welding) avulla voidaan suurlujuusterästä liittää termomekaanisesti prosessoimalla huippulämpötilan pysyessä alle teräksen A1-lämpötilan (≈ 727 ºC) siten, että mikrorakenteelliset muutokset pysyvät pieninä ja hitsausliitoksen ominaisuudet pysyvät perusainetta vastaavina, tai ne voivat olla jopa paremmat. FSW-hitsatun liitoksen mikrorakenne ja mekaaniset ominaisuudet riippuvat prosessin huippulämpötilan ja HSS-teräksen kriittisen lämpötilavälin [A1, A3] välisestä suhteesta. Sen vuoksi tarvitaan hyvä huippulämpötilan ja jäähtymisnopeuden kontrolli FSW-prosessin stabiilisuuden, toistettavuuden sekä mikrorakenteen ja mekaanisten ominaisuuksien varmistamiseksi. Tällä hetkellä ei ole tiedossa suoria menetelmiä kiinteiden materiaalien, kuten teräslevyjen, sisäisten epätasaisten ja muuttuvien lämpötilakenttien mittaamiseksi. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli uuden online-strategian käyttöönotto ferromagneettisten niukkaseosteisten terästen FSW-hitsauksessa. Menetelmä perustuu teräksen magneettisten ominaisuuksien muutosta kuvaavan Curie-lämpötilan (TCurie ≈ 740 ºC) ja A1-A3 -lämpötilavälin suhteeseen. Menetelmän pitäisi olla sovellettavissa myös muihin ferriittisiin teräksiin, muttei austeniittisiin teräksiin. Tutkimus sisältää laajan mekaanisten ominaisuuksien testauksen ja mikrorakenneanalyysin. Todelliset kriittiset lämpötilat (TCurie, AC1 ja AC3) on mitattu DSC-mittausten (differential scanning calorimetry) avulla. Kehitetyt kontaktittomat pyörrevirtoja ja Hall-efektiä käyttävät magneettiset monitorointimenetelmät testattiin termisissä ja termomekaanisissa prosessisykleissä. Nämä magneettiset monitorointimenetelmät mittaavat Curie-lämpötilan tarkasti tutkittavassa tilavuudessa. Lisäksi ne mittaavat tarkasti paramagneettisten materiaalien tilavuusmuutoksille luontaiset lämpötilagradientit Curie-lämpötilan yläpuolella. Tätä menetelmää voi soveltaa myös muihin terästen termisiin ja termomekaanisiin kiinteän tilan prosesseihin raakamateriaalin ja komponenttien valmistuksessa.
Julkaisun otsikon käännösNykyaikaisten suurlujuusterästen kitkatappihitsaus: liitoksen karakterisointi ja magneettisen prosessimonitorointimenetelmän kehitys
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Vilaça, Pedro, Valvoja
  • Santos, Telmo G., Ohjaaja, Ulkoinen henkilö
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-3896-4
Sähköinen ISBN978-952-60-3897-1
TilaJulkaistu - 2020
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • suurlujuusteräkset
  • kitkatappihitsaus
  • monitorointi
  • kontrolli
  • magneettinen permeabiliteetti
  • lämpötila
  • mikrorakenne
  • mekaaniset ominaisuudet

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Nykyaikaisten suurlujuusterästen kitkatappihitsaus: liitoksen karakterisointi ja magneettisen prosessimonitorointimenetelmän kehitys: Joint characterization and development of a magnetic-based process monitoring'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

  • Siteeraa tätä