The effect of FSW parameters on the microstructure and properties of 2017A/AlSi9Mg aluminium alloy welds

• Autorzy: Mroczka K.

Warianty tytułu

PL

Wpływ parametrów zgrzewania FSW na mikrostrukturę i właściwości zgrzein 2017A/AlSi9Mg stopów aluminium

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper discusses the microstructure of FSW welds of aluminum alloys, where one of the alloys (2017A) is in the form of sheet while the other one (AlSi9Mg - hypoeutectic silumin) is a cast plate, both with a thickness of 6 mm. FSW welds are made using different parameters of welding and in different welding conditions, including high welding velocity exceeding 1 m/min. The weld, made using the following parameters of welding: rate of rotation of 560 rpm, and linear velocity of 1120 mm/min, was described in detail. The largest particle fragmentation (mainly Si eutectic - in AlSi9Mg alloy) is identified at the advancing side; relatively moderate fragmentation is identified within the weld axis, in the upper part of the weld. In the area above the weld nugget, the material is poorly stirred, and as a result, some of the so-called shrinkages (present in the parent material) are not completely healed (kneaded). For the same reasons, the bands of precipitations are observed in the mentioned area. These particles contain Al, Fe, Mn, Si. These bands are formed by fragmentation of the frame structure of the phase, which is present in the parent material of AlSi9Mg alloy. There is no distribution of the particles of the fragmented phase. It confirrns the lack of mixing of the material as well as the occurrence of significant plastic deformation. Mechanical properties are determined on the basis of the hardness profile in cross-sections. The are determined for various distances from the weld's face for the welds, which are performed With the parameters 560/1120, also with shift of the welding line in the 2017A alloy. The analysis showed a significant decrease in hardness in the heat affected zone, at the advancing side where 2017A aluminum alloy is located. This tendency of hardness is noticeable for both tested welds.

PL

W pracy omówiono mikrostrukturę zgrzein FSW stopów aluminium, z których jeden (2017A) jest w formie blachy, a drugi (AlSi9Mg - silumin podeutektyczny) odlanej płyty. Zgrzeiny FSW wykonano przy różnych parametrach i warunkach zgrzewania, również z dużą prędkością liniową zgrzewania - powyżej 1 m/min. Szczegółowo opisano zgrzeinę wykonaną przy 560 obr./min, 1120 mm/min. Stwierdzono największe rozdrobnienie cząstek (głównie Si stopu AlSi9Mg) po stronie natarcia i relatywnie średnie w osi zgrzeiny, w górnej części. Nad jądrem zgrzeiny materiał jest słabo wymieszany, a niektóre, tzw. rzadzizny, Występujące w materiale rodzimym, nie ulegają całkowitemu zaleczeniu (zagnieceniu) w tym obszarze. Z tych samych powodów we wspomnianym obszarze zgrzeiny są obserwowane pasma cząstek fazy zawierającej Al, Fe, Mn, Si. Pasma te powstały w wyniku fragmentacji fazy o szkieletowej budowie, która jest obecna wmateriale rodzimym stopu AlSi9Mg. Nie doszło jednak do rozprowadzenia cząstek fragmentowanej fazy, co potwierdza tezę o braku wymieszania materiału, ale również o wystąpieniu znacznych odkształceń plastycznych. Właściwości mechaniczne określono na podstawie profili twardości na przekrojach poprzecznych. Profile wyznaczono dla różnych odległości od lica zgrzeiny w zgrzeinach wykonanych przy parametrach 560/1120, z tym, że jedna zgrzeina była wykonana z przesunięciem linii zgrzewania w stronę natarcia (w stop 2017A). Analiza profilu twardości wykazała spadek twardości stopu 2017A w strefie wpływu ciepła. Ta tendencja zmian twardości jest widoczna dla obu badanych zgrzein.

Słowa kluczowe

EN

FSW; 21071A aluminum alloy; AlSi9Mg aluminum alloy; hypoeutectic silumins

PL

FSW; stop aluminium 2017A; stop aluminium AlSi9Mg; silumin podeutektyczny

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 34, nr 4
• Strony: 328--331
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mroczka K.

• Institute of Technology, Pedagogical University of Cracow, Poland

Bibliografia

• [1] Dymek S., Hamilton C., Blicharski M.: Microstmcture and mechanical properties of friction stir welded aluminum 6101-T6 extrusions. Inżynieria Materiałowa 28 (2007) 527÷530.
• [2] Węglowski M. St., Pietras A.: Friction Stir Processing - analysis of the process. Archives of Metallurgy and Materials 56 (3) (2011) 779÷788.
• [3] Węglowski M. St., Pietras A., Węglowska A.: Effect of welding parameters on mechanical and microstructural properties of A1 2024 joints produced by friction stir welding. Journal of Kones Powertrain and Transport, 19 (2009) 523÷532.
• [4] Moreira P. M. G. P., Santos T., Tavares S. M. O., Richter-Trummer V., Vilaca P.: de Castro P. M. S. T. Mechanical and metallurgical characterization of friction stir welding joints of AA6061-T6 with AA6082-T6. Materials and Design 30 (2009) 180÷187.
• [5] Adamowski J., Gambaro C., Lertora E., Ponte M., Szkodo M.: Analysis of FSW welds made of aluminium alloy AW6082-T6. Archives of Materials Science and Engineering 28 (8) (2007) 453÷460.
• [6] Węglowski M. St., Dymek S.: Microstructural modification of cast aluminium alloy A1Si9Mg via Friction Modified Processing. Archives of Metallurgy and Materials 57 (2012) 71.
• [7] Uzun H., Donne C. D., Argagnotto A., Ghidini T., Gabaro C.: Friction stir welding of dissimilar Al 6013-T4 To X5Cr1\1i18-10 stainless steel. Materials and Design 26 (2005) 41÷46.
• [8] Mroczka K., Pietras A.: Characteristics of FSW welds of aluminum alloys - casted elements with rolled elements. Proceedings of 9'h Friction Stir Welding Symposium 15-17 May (2012), Huntsville USA.
• [9] Lakshminarayanan A. K., Larvizhi S M., Balasubramanian V.: Developing friction stir welding window for AA2219 aluminium alloy. Trans. Nonferrus Met. Soc. China 21 (2011) 2339÷2347.
• [10] Fratini L., Pasta S., Reynolds A. P.: Fatigue crack growth in 2024-T351 friction stir welded joints: Longitudinal residual stress and microstructural effects. International Journal of Fatigue 31 (2009) 495÷500.
• [11] Peng L., Qingyu S., Wei W., Xin W., Zenglei Z.: Microstructure and XRD analysis of FSW joints for copper T2/aluminium 5A06 dissimilar materials. Materials Letters 62 (2008) 4106÷4108.
• [12] Bose-Filho W. W., de Freitas E. R., da Silva V. F., Milan M. T., Spineli D.: Al-Si cast alloys under isothermal and thermomechanical fatigue conditions. International Journal of Fatigue 29 (2007) 1846 I 1854.
• [13] Hajjari M., Divandari E.: An investigation on the microstructure and tensile properties of direct squeeze cast and gravity die cast 2024 wrought Al alloy. Materials and Design 29 (2008) 16852 1689.
• [14] Mrówka-Nowotnik G., Sieniawski J., Wierzbińska M.: Intermetallic phase particles in 6082 aluminium alloy. Archives of Materials Science and Engineering 28 (2) (2007) 69÷76.
• [15] Pietras A.: FSW joint of AlSi9Mg aluminum alloy. Internal document in Institute of Welding in Gliwice. Gliwice (2013).
• [16] Węglowski M. St., Dymek S.: Badanie procesu tarciowej modyfikacji warstwy wierzchniej odlewniczego stopu aluminium AlSi9Mg. Inżynieria Materiałowa 32 (4) (2011) 785÷788.