Minimalizacja deformacji złączy FSW za pomocą ciekłego azotu

• Autorzy: Adamus K.

Identyfikatory

DOI

10.15199/67.2018.4.3

Warianty tytułu

EN

Distortion minimization of FSW joints using liquid nitrogen

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zbadano wpływ zastosowania układu chłodzącego na minimalizację deformacji złączy zakładkowych wykonanych za pomocą technologii zgrzewania tarciowego z mieszaniem FSW. Złącze zakładkowe składało się z blachy o grubości 1 mm wykonanej z aluminium 7075 T6 oraz kątownika o grubości 1 mm wykonanego z aluminium D16. Ciepło wprowadzane przez narzędzie FSW w połączeniu z rozszerzalnością termiczną i odkształceniami plastycznymi materiału powodują deformacje złącza. Duże deformacje paneli aluminiowych utrudniają lub uniemożliwiają łączenie ich w większe struktury. Minimalizacja deformacji złączy obniża koszty wytwarzania struktur aluminiowych. Głównym elementem układu chłodzącego jest dysza poruszająca się za narzędziem, która kieruje pary azotu na powierzchnię złącza. Przedstawiono model numeryczny procesu oraz wyniki badań doświadczalnych.

EN

This work presents the impact of a cooling device on minimization of joint distortions. The overlap joints were made using friction stir welding, FSW, technology. A single joint comprised a sheet made of aluminum 7075 T6 having thickness of 1 mm and a stiffener made of aluminum D16 having thickness of 1 mm. The heat input produced by a tool combined with thermal expansion and plastics strains of material contribute to the distortions. The large deformations of aluminum panel hamper or block the process of structure assembly. The distortion minimization reduces the costs of aluminum structure manufacturing. The main component of the cooling device is a nozzle directing nitrogen vapor at a weld face. The nozzle moves behind the tool. The numerical model of the welding process and the results of experimental research were presented.

Słowa kluczowe

PL

zgrzewanie FSW; minimalizacja deformacji; chłodzenie azotem; metoda elementów skończonych

EN

friction stir welding; distortion minimization; nitrogen cooling; finite element method

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 63, nr 4
• Strony: 17--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys.

Twórcy

autor

Adamus K.

• Politechnika Częstochowska, ul. J.H. Dąbrowskiego 69, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Adamiec Janusz, Leszek Zadroga, Tomasz Chabko. 2008. “Structure and properties of the AZ91 magnesium alloy welds created with the use of Friction Stir Welding (FSW)". Inżynieria Materiałowa 4: 320-25.
• [2] Adamus Janina, Julita Winowiecka, Marcin Dyner. 2017. “Analysis of forming thin titanium panels with stiffeners". Archives of Metallurgy and Materials 62 (1): 173-80.
• [3] Altenkirch, Jens, Axel Steuwer, Matthew Peel, Philip Withers, Stewart Williams, Mike Poad. 2008. “Mechanical Tensioning of High-Strength Aluminum Alloy Friction Stir Welds". Metall and Mat Trans A 39 (13): 3246-59.
• [4] Steel Russel, Scott Packer, Steve Larsen, Trever Davis, Dale Fleck, Murray Mahoney. 2016. “Friction stir welding of high temperature alloys: lessons learned". 11th International Symposium on Friction Stir Welding, Cambridge, Anglia.
• [5] Björck Matts, Henri Pekhonen, Mikael Tigerström, Lars Cederqvist. 2016. “Minimising oxide particles in friction stir welded copper cansiters intended for final disposal of nuclear fuel". 11th International Symposium on Friction Stir Welding, Cambridge, Anglia.
• [6] Feng Zhili. 2005. Processes and mechanisms of welding residual stress and distortion. Woodhead Publishing in materials. Cambridge: Woodhead Pub.
• [7] Gratecap F., M. Girard, S. Marya, G. Racineux. 2012. “Exploring material flow in friction stir welding: Tool eccentricity and formation of banded structures". Int J Mater Form 5 (2): 99-107.
• [8] Guan Qiao, Li Jinwei. 2005. “Mechanism of localized thermal tensioning effect in preventing budding distortions of thin-walled weldments". Materials Science and Technology 2005 Conference Pittsburgh, PA; United States; 25 September 2005 through 28 September 2005 (4): 3-14.
• [9] Han Wentuo, Farong Wan, Guang Li, Chunlin Dong, Jianhua Tong. 2013. “Effect of trailing heat sink on residual stresses and welding distortion in friction stir welding Al sheets". Science and Technology of Welding and Joining 16 (5): 453-458.
• [10] Ilman Mochammad, Kusmono, Muhammad Muslih, N. Subeki, H. Wibowo. 2016. “Mitigating distortion and residual stress by static thermal tensioning to improve fatigue crack growth performance of MIG AA5083 welds". Materials & Design 99: 273-83.
• [11] Kalemba Izabela. 2010. Mikrostruktura i własności połączeń stopów aluminium wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału spoiny. Kraków: Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie.
• [12] Lacki Piotr, Anna Derlatka. 2015. “The Plastic Deformation of RFSSW Joints During Tensile Tests / Deformacja Plastyczna Wybranych Połączeń RFSSW Podczas Rozciągania". Archives of Metallurgy and Materials 60 (4): 2585-2591.
• [13] Lacki Piotr, Anna Derlatka. 2017. “Strength evaluation of beam made of the aluminum 6061-T6 and titanium grade 5 alloys sheets joined by RFSSW and RSW". Composite Structures 159: 491-97.
• [14] Michaleris Pan. 2011. Minimization of welding distortion and buckling: Modelling and implementation. Woodhead Publishing in materials. Cambridge: Woodhead Publishing Ltd.
• [15] Mishra Rajiv, Partha De, Nilesh Kumar. 2014. Friction stir welding and processing: Science and engineering. Cham: Springer.
• [16] Moiseyev Valentin. 2006. Titanium alloys: Russian aircraft and aerospace applications. Advances in metallic alloys v. 5. Boca Raton: Taylor & Francis.
• [17] Piekarska Wiesława, Marcin Kubiak, Zbigniew Saternus, Sebastian Stano, Tomasz Domański. 2015. “Numerical Prediction Of Deformations In Laser Welded Sheets Made Of X5CrNi18-10 Steel". Archives of Metallurgy and Materials 60 (3): 1965-1972.
• [18] Richards David, Philip Prangnell, Stewart Williams, Philip Withers. 2008. “Global mechanical tensioning for the management of residual stresses in welds". Materials Science and Engineering: A 489 (1-2): 351-62.
• [19] Sonne Mads, Cem Tutum, Jesper Hattel, Aude Simar, B. de Meester. 2013. “The effect of hardening laws and thermal softening on modeling residual stresses in FSW of aluminum alloy 2024-T3". Journal of Materials Processing Technology 213 (3): 477-86.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).