Effect of Welding Parameters on Axial Shortening in Continuous Friction Welded Inconel 718 Superalloy and AISI 316L Stainless Steel

Year 2022, Issue: 34, 311 - 316, 31.03.2022

Ömer Karabey , Ahmet Akkuş

https://doi.org/10.31590/ejosat.1081747

Cited By: 1

Abstract

In this study, nickel-based Inconel 718 superalloy and iron-based AISI 316L stainless steel were joined by friction welding using 27 different welding parameters. It is aimed to contribute to the literature on determining the initial length of the welded samples for similar applications to be made later by determining the axial shortening of the welded samples. Welding samples which have 12mm diameter and 70 mm length were prepared for Inconel 718 and AISI 316L. In the friction welding machine, AISI 316L stainless steel is attached to the rotating chuck and Inconel 718 superalloy is attached to the linear moving chuck. For continuous friction welding parameters, 3 different rotational speeds (1800-1600-1400 rpm), 3 different friction times for each rotational speed (16-12-6 s) and 3 different friction pressures (60- 40-20 MPa), forge pressure (120-80-40 MPa) and forge time (32-24-12 s) were determined. The axial shortenings of the samples which welded with these parameters were measured with the digital caliper. As a result, the maximum axial shortening was measured as 8.57 mm in the S1 sample, and the minimum shortening was measured as 1.39 mm in the S18 sample. When the welded samples are examined in macro terms, it has been seen that the HAZ is narrower on the Inconel 718 side. When the welding specimens were examined, cracks were observed on the flash on the Inconel 718 side. It was observed that axial shortening increased as friction and forge pressure increased at 1800 rpm and 1600 rpm. In all samples, the increase in friction and forge time increased axial shortening in length.

Keywords

Friction Welding, Inconel 718, AISI 316L, Superalloy, Stainless Steel, Dissimilar metal welds.

Supporting Institution

Scientific Research Project Fund of Sivas Cumhuriyet University

Project Number

M-789

Thanks

This work is supported by the Scientific Research Project Fund of Sivas Cumhuriyet University under the project number M-789.

Sürtünme Kaynağıyla Birleştirilen Inconel 718 Süperalaşımı ve 316L Paslanmaz Çeliğinde Kaynak Parametrelerinin Eksenel Kısalmaya Etkisi

Abstract

Bu çalışmada nikel esaslı Inconel 718 süper alaşımı ve demir esaslı AISI 316L paslanmaz çeliği 27 farklı kaynak parametresi kullanılarak sürekli sürtünme kaynağı ile birleştirilmiştir. Kaynaklanan numunelerin boyca kısalmaları belirlenerek sonrasında yapılacak benzer uygulamalar için kaynak numunelerinin ilk boyunun belirlenmesi konusunda literatüre katkı sunulması amaçlanmaktadır. Inconel 718 ve AISI 316L için 12 mm çapında ve 70mm boyunda kaynak numuneleri hazırlanmıştır. Sürtünme kaynak makinasında döner aynaya AISI 316L paslanmaz çeliği, doğrusal hareketli aynaya ise Inconel 718 süper alaşımı bağlanmıştır. Sürekli sürtünme kaynağı ana etmen olarak 3 farklı devir (1800-1600-1400 dev/dk), her bir devir için 3 farklı sürtünme süresi (16-12-6 s) ve bu sürtünme sürelerinin alt indisi olarak 3 farklı sürtünme basıncı (60-40-20 MPa), yığma basıncı (120-80-40 MPa) ve yığma süresi (32-24-12 s) seçilmiştir. Bu parametrelerle birleştirilen numunelerde dijital kumpas ile numunelerdeki boyca kısalmalar ölçülmüştür. Sonuç olarak maksimum boyca kısalma S1 numunesinde 8,57 mm, minimum boyca kısalma ise S18 numunesinde 1,39 mm olarak ölçülmüştür. Kaynaklı numuneler makro olarak incelendiğinde ITAB bölgesinin Inconel 718 tarafında daha dar olduğu görülmüştür. Kaynak çapakları incelendiğinde Inconel 718 tarafında çapaklarda çatlamalar görülmüştür. 1800 rpm ve 1600 rpm devir sayısında sürtünme ve yığma basıncı arttıkça boyca kısalmanın arttığı gözlemlenmiştir. Tüm numunelerde sürtünme ve yığma süresinin artışı boyca kısalmayı artırmıştır.

Keywords

Sürtünme Kaynağı, Inconel 718, AISI 316L, Süperalaşım, Paslanmaz Çelik, Farklı Malzemelerin Kaynağı

Project Number

M-789

References

• E. T. Akinlabi and R. M. Mahamood, Solid-State Welding : Friction and Friction Stir Welding Processes. 2020.
• A. Dede, U. Soy, and S. Aslanlar, “Sürtünme Kaynak Yöntemi,” SAU Fen Bilim. Enstitüsü Derg., vol. 6, no. 1, pp. 7–12, 2002.
• M. Maalekian, “Friction welding-critical assessment of literature,” Sci. Technol. Weld. Join., vol. 12, no. 8, pp. 738–759, 2007.
• I. Kirik and N. Ozdemir, “Effect of process parameters on the microstructure and mechanical properties of friction-welded joints of aisi 1040/aisi 304l steels,” Mater. Tehnol., vol. 49, no. 5, pp. 825–832, 2015.
• A. P. Ramesh, M. Subramaniyan, and P. Eswaran, “Review on friction welding of similar/dissimilar metals,” J. Phys. Conf. Ser., vol. 1362, no. 1, Nov. 2019.
• S. V. Lalam, G. M. Reddy, T. Mohandas, M. Kamaraj, and B. S. Murty, “Continuous drive friction welding of Inconel 718 and EN24 dissimilar metal combination,” Mater. Sci. Technol., vol. 25, no. 7, pp. 851–861, Jul. 2009.
• W. Y. Li et al., “Effect of friction time on flash shape and axial shortening of linear friction welded 45 steel,” Mater. Lett., vol. 62, no. 2, pp. 293–296, Jan. 2008.
• A. U. Rehman, Y. Usmani, A. M. Al-Samhan, and S. Anwar, “Rotary Friction Welding of Inconel 718 to Inconel 600,” Met. 2021, Vol. 11, Page 244, vol. 11, no. 2, p. 244, Feb. 2021.
• N. Gobu and K. Mahadevan, “Evaluatıon Of Mechanıcal And Metallurgıcal Propertıes Of Frıctıon Welded Inconel 600 And Aısı 304l Austenıtıc Staınless Steel Dıssımılar Joınts,” J. Manuf. Eng., vol. 11, no. 3, pp. 171–177, 2016, Accessed: Feb. 26, 2022.
• N. Cavuşoglu, “Effect of Friction Welding Parameters on the Mechanical and Microstructural Properties of Dissimilar IN713C-AISI 4140 Joints,” J. Mater. Eng. Perform., pp. 1–14, Jan. 2022.
• “ASM Material Data Sheet Inconel 718.” http://asm.matweb.com/search/SpecificMaterial.asp?bassnum=NINC34 (accessed Feb. 27, 2022).
• “316L Stainless Steel Chemical Properties.” https://bircelik.com/tr/kategori/316l-1-4404- (accessed Feb. 27, 2022).
• Kirik I. and Ozdemir N., “Otomotiv Endüstrisinde Kullanılan Sürtünme Kaynak Makinesi İmalatı ve Farklı Özellikteki AISI 1040/AISI 304l Çelik Çiftlerinin Sürtünme Enerjisi Kullanılarak Birleştirilmesi,” e-Journal New World Sci. Acad., vol. 7, no. 3, pp. 60–72, 2012, Accessed: Feb. 27, 2022.