Fatigue cracking from stress concentration in mild steel

Pulsating; tension fatigue tests have been carried out on edge notched specimens of a mild steel. An electrical potential drop technique was used to determine the number of cycles taken to initiate cracks and the rate at which the cracks grew across the specimen. The results could be described by the range of stress intensity factor, which for crack initiation was modified to take account of the notch root radius. Analysis of elastic stress distributions at cracks and notches and models of plasticity at crack tips are used to discuss the results. Limited evidence in the literature indicates that the fracture mechanics approach may provide a general description of crack initiation and growth in notched specimens, and a simple graphical method of calculating fatigue lives is described. The results are used to illustrate the effects of specimen size and geometry on the fatigue life of notched specimens. The relevance of the work to the assessment of the significance of defects in welds is discussed.

The application of laser welding on Left Ventricular Assist Device (LVAD)

A successful and useful treatment for end-stage heart failure is Left ventricular assist device (LVAD). An important part - a hydrodynamically suspended impeller exposed to corrosive conditions, required to sealed hermetically into micro packages. Laser beam welded (LBW) Ti6Al4V alloy has been adopted in anti-corrosion micro packages for the impeller of a (LVAD). Thin and narrow welds were required for such medical equipment. Pulsed Nd:YAG welding was successfully adopted as sealing method for the impeller. ©2011 IEEE.

Modificação do eletrodo AWS E7018 com adição de filmes finos externos de PVC e Al, para soldagem de aço C-Mn

This paper suggests modifications in coating of electrodes providing an alternative for execution of welding with low hydrogen electrode AWS E7018 without having to dry it, reducing thus the cost and time of manufacturing of high resistance welds. The welds in this research were developed with basic coated electrodes (hygroscopic) – SMAW process – externally painted with aluminum spray paint for high temperatures or wrapped with thin plastic films (PVC) and aluminum foil films used commonly for food protection. The basic premise is that establishing a barrier between the atmosphere and the electrode coating could reduce the effects of high hygroscopicity presented by coatings of low hydrogen, minimizing this way the main source of supply of hydrogen to the fusion pool during welding. It is also expected that the addition of new materials from the electrode coating to the fusion pool would induce metallurgical changes in the deposited metal and, as a consequence, modifications in its mechanical properties. This research dealt with measuring the dissolved hydrogen in the deposited metal after welding with modified electrodes, evaluating the influence of these changes in the produced microstructures and in the mechanical properties of the resulting weld, and comparing the obtained results with the standard welding procedures and with the recently developed waterproof electrodes. The results obtained in most samples welded with modified electrodes showed increased mechanical resistance and increased tenacity due to the increased percentage of acicular ferrite in metal deposited without significant elevation of hardness, when compared with the traditional welding with AWS E7018 electrode and with ELBRÁS BRH4R waterproof electrode. The diffusing hydrogen measured in the modified electrodes was kept inside the parameters defined by international codes.

Modificação do eletrodo AWS E7018 com adição de filmes finos externos de PVC e Al, para soldagem de aço C-Mn

This paper suggests modifications in coating of electrodes providing an alternative for execution of welding with low hydrogen electrode AWS E7018 without having to dry it, reducing thus the cost and time of manufacturing of high resistance welds. The welds in this research were developed with basic coated electrodes (hygroscopic) – SMAW process – externally painted with aluminum spray paint for high temperatures or wrapped with thin plastic films (PVC) and aluminum foil films used commonly for food protection. The basic premise is that establishing a barrier between the atmosphere and the electrode coating could reduce the effects of high hygroscopicity presented by coatings of low hydrogen, minimizing this way the main source of supply of hydrogen to the fusion pool during welding. It is also expected that the addition of new materials from the electrode coating to the fusion pool would induce metallurgical changes in the deposited metal and, as a consequence, modifications in its mechanical properties. This research dealt with measuring the dissolved hydrogen in the deposited metal after welding with modified electrodes, evaluating the influence of these changes in the produced microstructures and in the mechanical properties of the resulting weld, and comparing the obtained results with the standard welding procedures and with the recently developed waterproof electrodes. The results obtained in most samples welded with modified electrodes showed increased mechanical resistance and increased tenacity due to the increased percentage of acicular ferrite in metal deposited without significant elevation of hardness, when compared with the traditional welding with AWS E7018 electrode and with ELBRÁS BRH4R waterproof electrode. The diffusing hydrogen measured in the modified electrodes was kept inside the parameters defined by international codes.

Residual Stresses and Fatigue Behavior of Welded Structural Members, HR-94, 1967

A research project entitled "Residual Stresses and Fatigue Behavior of Welded Structural Members" was conducted at the Structural Research Laboratory of the Engineering Research Institute at Iowa State University under the sponsorship of the Iowa State Highway Commission. The objective of the project was to study experimentally the fatigue behavior of flange plates in welded beam sections as influenced by different residual stress distributions which are caused by different sizes of welds.

Putkien päittäishitsaaminen orbitaali-TIG-hitsauksella

Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli esitellä orbitaali-TIG-hitsauksen käyttämistä putkien päittäishitsaamiseen. Työssä esitellään Suomesta saatavia orbitaali-TIG-laitteita ja TIG-hitsausprosessi pääperiaatteiltaan sekä prosessin käyttämistä orbitaalihitsaukseen. Myös orbitaali-TIG-hitsauksen tuottavuuteen ja laatuun liittyviä asioita käydään läpi. Suomesta saatavilla olevista laitteista valittiin toiminnallisten mittojen kannalta sopivimmat kandidaatintyötä varten suunniteltuun ripaputkilämmönvaihtimen hitsaukseen. Työ on pääasiallisesti tehty kirjallisuustutkimuksena käyttäen apuna orbitaalilaitteistojen valmistajien ja jälleenmyyjien haastatteluja. Kirjalliset lähteet koostuvat kotimaisesta ja kansainvälisestä hitsauksen alan kirjallisuudesta ja teksti on pyritty sitomaan yhteen käyttäen useaa eri lähdettä. Laitekohtaiset tiedot saatiin laitevalmistajien tuotetiedotteista ja sähköpostihaastatteluna laitteiden jälleenmyyjiltä ja laitevalmistajilta. Suomessa orbitaali-TIG-laitteita maahantuo ja jälleenmyy Masino Welding Oy ja Suomen Teknohaus Oy. Suomessa laitteita valmistaa Kemppi Oy, jonka orbitaalilaitteilla on useita jälleenmyyjiä. Masino Welding Oy myy saksalaisia Orbitalum GmbH:n laitteita ja Suomen Teknohaus Oy ranskalaisia Polysoude S.A.S.:n laitteita. Näiden laitevalmistajien joukosta suunnitellun ripaputkilämmönvaihtimen hitsaukseen soveltuu Orbitalumilta ja Polysoudelta yhdet sekä Kempiltä kaksi umpipihtimallista orbitaalihitsauspäätä. Orbitaali-TIG-hitsauslaitteissa virtalähteet ovat kehittyneet eniten vuosien aikana ja eri laitevalmistajien laitteistojen erot ovat pääasiassa virtalähteisiin liittyviä. Ripaputkilämmönvaihtimen hitsaamiseen sopivin hitsauspäämalli on umpipihti, sillä lämmönvaihtimen päädyt ovat hyvin ahtaita ja umpipihdit ovat orbitaalihitsauspäistä kaikkein kompakteimmat. Suomessa orbitaali-TIG-laitteita ei ole kauheasti tarjolla ja laitteiden markkinointi on jossain määrin kannattamatonta. Orbitaalihitsaus on kuitenkin varteenotettava vaihtoehto TIG-käsinhitsaukselle, jos hitsataan paljon samankaltaisia hitsejä.

Possibilities of advanced MAG-welding processes in shipbuilding

In shipbuilding industry welding of primer coated and tack welded steel products cause different issues. Primer coated steel products are commonly used at shipyards to ensure corrosion free storage of products in outdoor conditions. However usage of primer can cause imperfections to welds. To prevent porosity primed steel products are usually welded with tubular welding wires. Tack welds cause commonly interferences in mechanized welding when over welded, which increases costs related to welding due to increased need of preparing and repairing. The aim of this study is to research possibilities of advanced solid wire MAG-welding processes to deal with these two previously mentioned problems. This study concentrates to examine possibilities of MAG-welding, pulse MAG-welding, double pulse MAG-welding, RapidArc and ForceArc processes. Large amount of experiments were made to find out the produced porosity and the ability to over weld tack welds with each process in different circumstances. In welding of primed steel products porosity is caused mainly by hydrogen, CO, CO2, nitrous gases and zinc fumes. It was found in experiments that porosity of MAG-welding can be greatly decreased by using pulse MAG-welding instead. Also reduction of welding speed, usage of air gap and usage of solid wire product with higher amount of alloying elements reduces porosity. Researched advanced MAG-welding processes did not have an improvement into over welding of tack welds. With studied throat thicknesses and welding positions conventional MAG-welding managed better over welding of tack welds than the four studied advanced MAG-welding processes. Studied solid wire MAG-welding processes would be best suited at shipyard for mechanized welding in welding position PB. In welding positions PD and PG tubular welding wires are clearly more productive.

Hitsin juurenpuolen kriittisyys suurlujuus teräksillä

Kandidaatintyön tarkoituksena oli selvittää pienahitsin juuren kriittisyyttä. Työ oli saanut aiheen rakenneputki kokeiden yhteydessä tehdyistä havainnoista. Työssä tutustuttiin millaiset ovat pienahitsin mitoitus menetelmät ja tausta tutkimusta kuinka sitä sovelletaan käytäntöön suurlujuusteräksille. Työssä esitellään käytetyt tutkimusmenetelmät kuinka menetelmätriangulaatio saavutettiin. Tutkimuskysymyksenä oli hitsien kestävyyden mitoituksen riittävyys. Tutkimukset suoritettiin tarkastellen staattisesti kuormitettuja pienahitsejä. Pienahitsi kappaleista tehtiin laboratoriokoekappale ja FEM-laskentamalli joista vertailtiin tuloksia. Laboratoriokokeessa mittaus menetelmänä käytettiin DIC-mittausta, jolle voitiin tehdä jälkikäsittelyjä ja sieltä määrittää haluttuja datapisteitä. Laskennassa suurimmat jännityskeskittymät syntyivät hitsin kohdalle mutta vetokokeessa koekappaleeseen syntyi vauriot sularajalle ja vetokorvakkeen kiinnityshitsin rajaviivalle. Tällä kohtaa todettiin materiaalimalli riittämättömäksi, koska siihen ei ollut määritelty muutosvyöhykkeen parametreja.

Hitsauksen reaaliaikaisen NDT-tarkastuksen nykytilanne

Tämän kandidaatintyön tarkoituksena on selvittää hitsien tarkastukseen käytettyjen NDT-menetelmien nykytilannetta. Työssä kerrotaan mitä reaaliaikainen NDT-tarkastus on ja mitä menetelmiä siihen voidaan käyttää. Työn tarkoituksena on antaa lukijalle kokonaiskuva NDT-tarkastuksen nykytilasta ja siinä käytettävistä menetelmistä. Tutkimus suoritettiin kirjallisuuskatsauksena. Kirjallisuuskatsaus on luonteeltaan toteava. Lähteiden etsintä suoritettiin suurimmalta osin Internet-hakuna. NDT-tarkastusmenetelmät voidaan jakaa kahteen pääkategoriaan; pinta- ja volumetrisiin menetelmiin. Kaikki tarkastusmenetelmät eivät sovellu reaaliaikaiseen tarkastukseen. Hitsien tarkastuksessa käytetyimmät reaaliaikaiset menetelmät ovat: ultraäänitarkastus, radiografinen tarkastus, optinen spektroskopia, termografia ja pyörrevirtatarkastus. Kaikilla reaaliaikaisilla menetelmillä on omat vahvuutensa ja heikkoutensa. Työssä esitetään myös CASE-esimerkkejä reaaliaikaisesta hitsien tarkastamisesta.Tärkeimpinä johtopäätöksinä voidaan nähdä se, että hitsien NDT-tarkastuksen onnistuminen on aina hyvin tapauskohtaista ja riippuu useista muuttujista. Tästä syystä tällä hetkellä NDT-tarkastusmenetelmistä ei voi valita parasta kaikkiin käyttökohteisiin sopivaa menetelmää. Monessa prosessissa NDT-tarkastustehokkuutta ei määritä mekaanisen laitteiston mittaustarkkuus, vaan tulosten analysointiin käytettyjen algoritmien tehottomuus. Tutkimuksessa esitetään myös idea hybridi-NDT-tarkastusjärjestelmästä, jolla saataisiin havaittua tehokkaasti sekä pinta-että volumetrisia virheitä.