The Effect of Explosive Ratio on Microstructure and Fatigue Properties of Austenitic Stainless Steel (AISI 316L) – S235JR Composite Materials Joined by Explosive Welding Method

Year 2018, Volume: 21 Issue: 3, 527 - 534, 01.09.2018

Özer Pamuk , Ahmet Durgutlu

https://doi.org/10.2339/politeknik.426641

Cited By: 2

Abstract

In this study, austenitic stainless steel (AISI 316L)
and S235JR plates were joined via explosion welding method, which is one of
solid state welding methods, and by using two different explosive rates
(R=1.5-2). The developed composite materials microstructure was evaluated in
order to see changes occurring in the joint interfaces and the hardness, and
fatigue tests were carried out to determine their mechanical properties. As a
result of the experiment, the fluctuation occurring in the joint interface of samples
was observed to be very low for low explosive rate, On the other hand, it was
determined that in the sample in which higher explosive rate was used the
lengths and amplitudes of waves increased in the joint interface. An increase
was determined in hardness of materials forming the composite due to
deformation occurring as a result of increase of explosive rate. In
fatigue tests applied to composite materials, a decrease was found in fatigue
life of composites as a result of increase of explosive rate.   

Keywords

Explosive welding, explosion rate, microstructure, fatigue, hardness

Patlama Kaynağı Yöntemi ile Birleştirilen Östenitik Paslanmaz Çelik (AISI 316L) – S235JR Kompozit Malzemelerde Patlayıcı Oranının Mikroyapı ve Yorulma Özelliklerine Etkisi

Abstract

Bu çalışmada, östenitik paslanmaz
çelik (AISI 316L) ve S235JR levhalar, katı hal kaynak yöntemlerinden olan
patlama kaynak yöntemiyle iki farklı patlayıcı oranı (R=1.5-2) kullanılarak
birleştirilmiştir. Elde edilen kompozit malzemelerin birleşme arayüzeylerinde
meydana gelen değişimleri görmek ve mekanik özelliklerini tespit etmek amacıyla
mikroyapı, sertlik ve yorulma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler
sonucunda düşük patlayıcı oranının kullanıldığı numunelerin birleşme arayüzeyinde
oluşan dalgalanmanın çok düşük boyutlarda olduğu görülmüştür. Daha yüksek
patlayıcı oranının kullanıldığı numunede ise artan patlayıcı oranı ile beraber arayüzeyde
oluşan dalgaların boylarında ve genliklerinde bir artış meydana geldiği tespit
edilmiştir. Patlayıcı oranının artmasıyla beraber oluşan deformasyondan dolayı
kompoziti meydana getiren malzemelerin sertliklerinde de bir artışın meydana
geldiği belirlenmiştir. Kompozit malzemelere uygulanan yorulma deneylerinde ise
patlayıcı oranının artmasıyla beraber kompozitlerin yorulma ömürlerinde bir
azalmanın meydana geldiği tespit edilmiştir.

Keywords

Patlamalı kaynak, patlama oranı, mikroyapı, yorulma, sertlik

References

• 1. Kahraman N., Gülenç B., “Patlamalı Kaynak Yöntemi ile Birleştirilen Titanyum ve Bakır Levhaların Mikroyapı ve Korozyon Davranışlarının İncelenmesi”, Politeknik Dergisi, 7(2): 45-52, (2004).
• 2. Durgutlu A., Gülenç B., “Patlama Kaynağıyla Paslanmaz Çelik – Bakır Levhaların Kaynaklanabilirliği ve Patlayıcı Oranının Birleşme Arayüzeyine Etkisi”, Politeknik Dergisi, 5(3): 243-247, (2002).
• 3. Kearns W. H., “Explosion Welding”, Welding Handbook, AWS, 3: 264-278, 1980.
• 4. Patterson R.A., “Fundamentals of Explosion Welding”, ASM Handbook, 6: 160-164, (1993).
• 5. Gupta R. C., Kainth G. S., “Swinging Wake Mechanism For Interface Wave Generation in Explosive Welding of Metals”, Transactions of the ASME, 57:514-521, (1990).
• 6. Yang Y., Xinming Z., Zhenghua L., Qingyun L., “Adiabatic Shear Band on the Titanium Side in the Ti/Mild Steel Explosive Cladding Interface”, Acta Mater, 44 (2): 561- 565, (1996).
• 7. Cown G. R., Bergmann O. R, Holdzman A. H., “Mechanism of Bond Zoneave Formation in Explosive-Clad Metals”, Metallurgial Transactions, 2: 3145-3155, (1971).
• 8. Yang Y., Wang Z. M., Zhang S. R., “Some Metallurgical Behaviours of Adiabaric Share on Ti Side in the Ti/Mild Steel Explosive Cladding Interface”. Rareetal Materials and Enginering, 26: 13-17, (1997).
• 9. Erza A.A., “Principles and Practice of Explosive Metal Working”, Industrial Newspaper Ltd., 276-289, (1973).
• 10. James F.K., Hay D.R., “Amechanizm of Explosive Bonding”, Metallurgia Transactions, 2: 1953-1958, (1971).
• 11. Reid S.R., “A Discussion of theMechanism of Interface Wave Generation in Explosive Welding”, Int. Journal of Mechanical Science, 6: 399-413, (1974).
• 12. Yang Y., Li Z.H., Lu P.C., “A Temperature Distrubition Model of Explosive Cladding İnterfaceand Its Aplication”. Rare Metal Metarials and Enginering, 29 (3): 161-163, (2000).
• 13. Abe A., “Numerical study of the Mechanism of Wavy Interface Generation in Explosive Welding”, JSME International Journal, 40 (3): 395-401, (1997.
• 14. Abe A., “Numerical Simulation of the Plastic Low Field Near the Bonding Surface of Explosive Welding”, Ournal of Materials Processing Technology, 85: 162-165, (1999).
• 15. Acarer M., “Patlamalı Kaynak İşlem Parametrelerinin Birleşmeye Etkisi”, Doktora Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya, 2001.
• 16. Iames F. K., Hay D. R., “A Mechanizm of Explosive Bolding”, Metallurgial Transactions, 2: 1953-1958, (1971).
• 17. Demirkol M., “Patlamalı Kaynak Yöntemi”, II. Ulusak Kaynak Sempozyumu, İTÜ, İstanbul, Türkiye, 142-151, (1989).
• 18. Balasubramanian V., Rathinasabapathi M., Raghukandan K., “Modelling of Process Parameters in Explosive Cladding of Mildsteel and Aluminium”, Journal of Materials Processing Technology, 63: 83-88, (1997).
• 19. Livne Z., Munitz A., “Characterization of Explosively Bonded Iron and Cupper Plates”, Journal of Materals Science, 22: 1495-1500, (1987).
• 20. Durgutlu, A., “Patlamalı Kaynak Yöntemi İle Bakır-Paslanmaz Çelik Malzemelerin Birleştirilmesi ve Arayüzeyin Mekanik-Mikroyapı Özelliklerinin incelenmesi”, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2003).
• 21. Yan, Z., Cui L. S., and Zheng, Y. J., “Microstructure and martensitic transformation behaviors of explosively welded NiTi/NiTi laminates”, Chinese Journal of Aeronautics, 20: 168-171 (2007).
• 22. Gulbin, V.N., Kobelev, A.G., Borissov, D.E., “Thermobimetals Mechanical Properties Produced by Explosive Welding With Rolling”, Journal de Physique 4:49-54 (1997).
• 23. Truetnev, V.V., ve arkadaşları., “Comparative Assessment of The Quality of The Explosive Joining of Aluminium to Titanium ,stell and Nickel”, Svar. Roiz., 7:19-21 (1973).
• 24. Bina, M. H., Dehghani, F., and Salimi, M., “Effect of heat treatment on bonding interface in explosive welded copper/stainless steel”, Materials and Design, 45: 504-509 (2013).
• 25. Kahraman, N., ‘‘Titanyum levhaların patlamalı kaynak yöntemi ile farklı metallerle birleştirilmesi ve arayüzey özelliklerinin incelenmesi’’, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, (2003).