Title of article :
Effect of Welding Heat Input on the Intermetallic Compound Layer and Mechanical Properties in Arc Welding-brazing Dissimilar Joining of Aluminum Alloy to Galvanized Steel
Author/Authors :
Zarooni, M Faculty of Materials Science and Engineering - K. N. Toosi University of Technology Tehran , Eslami-farsani, R Faculty of Materials Science and Engineering - K. N. Toosi University of Technology Tehran
Abstract :
The effect of weld heat input on the formation of intermetallic compound (IMCs) layer during arc welding–brazing of aluminium and steel dissimilar alloys, was investigated through both finite element method (FEM) numerical simulations and experimental measurements. The results of FEM analysis as well as welding experiments indicated that increasing weld heat input increases the thickness of IMCs layer. The thickness of IMCs layers, as calculated from FEM simulations, was approximately equal to that measured from microstructural images, in a range of 2-6 μm. The tensile strength of arc welding–brazing joints was dependent on the thickness of IMCs layer and spreading of molten weld metal on the surfaces of steel sheet. The highest mechanical strength of 120 MPa was obtained in the optimized heat input of 420 J/mm. The presence of the Si element in the Al-5Si filler metal led to IMCs layer with the composition of Fe(Al,Si)3 phase in side of the steel and Al7.2Fe1.6Si phase in side of the weld seam.
Farsi abstract :
تأثيرحرارت ورودي جوش روي شكل گيري لايه تركيب بين فلزي در فرآيند جوشكاري- لحيم كاري آلياژهاي نامشابه آلومينيم و فولاد، از طريق روش شبيه سازي عددي اجزاء محدود و همچنين اندازه گيري هاي تجربي، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج تحليل اجزاء محدود و همچنين آزمايش هاي تجربي نشان داد كه افزايش دادن حرارت ورودي جوش، ضخامت لايه بين فلزي را افزايش مي دهد. اندازه ضخامت لايه هاي بين فلزي محاسبه شده از شبيه سازي هاي اجزاء محدود، تقريباً با مقادير اندازه گيري شده از تصاوير ميكروسكوپي برابر بود و در يك رنج 6-2 ميكرومتري قرار داشت. استحكام كششي اتصال هاي جوشكاري- لحيم كاري، به ضخامت لايه بين فلزي و پخششدگي فلز مذاب روي سطوح فولاد بستگي داشت. بالاترين استحكام مكانيكي (120 مگاپاسكال) در حرارت ورودي بهينه 420 ژول بر ميليمتر، بدست آمد. وجود عنصر سيليسيم در فلز پركننده آلومينيم- سيليسيم با نسبت اتمي 95/5، منجر به ايجاد لايه بين فلزي با تركيب شيميايي فاز آهن- (آلومينيم، سيليسيم) با نسبت اتمي 3/1 در طرف فولاد، و فاز آلومينيم- آهن- سيليسيم با نسبت اتمي 10/16/72 در طرف فلز جوش شد
Keywords :
Arc Welding-brazing , Numerical Simulation , Dissimilar Alloy , Intermetallic Compound Layer
Journal title :
Astroparticle Physics