Electron beam welding of high-strength aluminium alloys

• Autorzy: Śliwiński Piotr , Węglowski Marek St. , Kubik Kamil , Gotkowski Piotr

Identyfikatory

DOI

10.32730/mswt.2024.68.2.5

Warianty tytułu

PL

Spawanie wysokowytrzymałych stopów aluminium wiązką elektronów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Owing to the greater precision of energy density control, the highest possible metallurgical purity of the process and the lack of sensitivity to reflectivity and surface roughness, electron beam welding is a suitable method for joining aluminium alloys. The paper presents results concerning the welding of aluminium alloy grades 6060 and 6061 as well as experimental alloys having higher copper contents. The tests discussed in the paper led to the obtainment of joints characterised by a high strength of up to 289.7 MPa and the lack of unacceptable imperfections.

PL

Spawanie wiązką elektronów, ze względu na większą precyzję kontroli gęstości energii, najwyższą możliwą czystość metalurgiczną procesu oraz brak wrażliwości na współczynnik odbicia światła i chropowatość powierzchni, jest odpowiednią metodą łączenia stopów aluminium. W niniejszym artykule przedstawiono wyniki spawania stopów aluminium w gatunku: 6060, 6061, a także eksperymentalnych stopów o podwyższonej zawartości miedzi. W ramach badań uzyskano złącza charakteryzujące się wysoką wytrzymałością, nawet do 289,7 MPa, a także brakiem niedopuszczalnych niezgodności.

Słowa kluczowe

EN

welding; electron beam; aluminium; metallography; microstructures; mechanical properties

PL

spawanie; wiązka elektronów; aluminium; metalografia; mikrostruktury; własności mechaniczne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Materials Science and Welding Technologies / Technologie Materiałowe i Spawalnicze
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 68, No. 2
• Strony: art. no. 5
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Śliwiński Piotr

• Łukasiewicz Research Network – Upper Silesian Institute of Technology, Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7496-8458

autor

Węglowski Marek St.

• Łukasiewicz Research Network – Upper Silesian Institute of Technology, Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-7082-0069

autor

Kubik Kamil

• Łukasiewicz Research Network – Upper Silesian Institute of Technology, Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-0403-2643

autor

Gotkowski Piotr

• Łukasiewicz Research Network – Upper Silesian Institute of Technology, Gliwice, Poland

• https://orcid.org/0009-0004-0999-3990

Bibliografia

• [1] Dobrzański L.A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa 2006.
• [2] Pilarczyk J., Węglowski M.S.: Spawanie wiązką elektronów. Welding Technology Review, 2015, vol. 87, no. 10, pp. 124-129.
• [3] Węglowski M.S., Jachym R., Krasnowski K., Kwieciński K., Pikuła J., Śliwiński P.: Electron Beam Melting of Thermally Sprayed Layers – Overview. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2021, vol. 65, no. 3, pp. 7–19.
• [4] Maajid Ali, Vadali S.K., Maury D.K. Saha, Tanmay K.: Electron beam welding of aluminium components. Indian Vacuum Society, India 2015.
• [5] Sobih M., Elseddig Z.: Electron Beam Welding of Aluminum Alloys. Encyclopedia of Aluminum and Its Alloys. 2019. CRC Press. ISBN 9781351045636.
• [6] Lipińska M., Pixner F., Szachogłuchowicz I., Mittermayr F., Grengg C., Enzinger N., Lewandowska M.: Application of electron beam welding technique for joining coarse-grained and ultrafine-grained plates from Al-Mg-Si alloy. Journal of Manufacturing Processes 2023, 104, pp. 28–43.
• [7] Soo-sung Kim i in.: Development of electron beam welding technology using AA6061-T6 aluminium alloy for nuclear fuel plate assembly. Proceedings of the 2013 21st International Conference on Nuclear Engineering ICONE21.
• [8] Alexopoulos N.D., Examilioti T.N., Stergiou V., Kourkoulis S.: Tensile mechanical performance of electron-beam welded joints from aluminum alloy (Al-Mg-Si) 6156. Procedia Structural Integrity. 2016, no. 2, pp. 3539-3545.
• [9] Hayat F.: Electron beam welding of 7075 aluminum alloy: Microstructure and fracture properties. Engineering Science and Technology, an International Journal, vol. 34, 2022.
• [10] Wanjara P., Brochu M.: Characterization of electron beam welded AA2024. Vacuum, 2010, vol. 85, no. 2, pp. 268–282.
• [11] Olshanskaya T.V., Salomatova E.S., Belenkiy V.Y., Trushnikov D.N., Permaykov G.L: Electron beam welding of aluminum alloy AlMg6 with a dynamically positioned electron beam. Int J Adv Manuf Technol. 2017, vol. 89, pp. 3439–3450.
• [12] Nelias D. i in.: Thermomechanical Industrial Processes: Modeling and Numerical Simulation. Chapter 2: Laser and Electron Beam Welding of 6xxx Series Aluminum Alloys – On Some Thermal, Mechanical and Metallurgical Aspects, (ed.) Jean-Michel Bergheau. ISTE Ltd 2014. Published by ISTE Ltd and John Wiley & Sons, Inc.
• [13] Sliva A.P., Dragunov V.K., Terentyev E.V., Goncharov A.L.: EBW of aluminium alloys with application of electron beam oscillation. OP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series. 2018, 1089.
• [14] Fujii H., Umakoshi H., Aoki Y., Nogi K.: Bubble formation in aluminium alloy during electron beam welding. Journal of Materials Processing Technology, vol. 155–156, 2004, pp. 252–1255.
• [15] Noga P., Skrzekut T., Wędrychowicz M., Węglowski M.S., Węglowska A.: Research of Friction Stir Welding (FSW) and Electron Beam Welding (EBW) Process for 6082-T6 Aluminum Alloy. Materials, 2023, vol. 16, no. 14, 4937.
• [16] Xiaohong Zhan et al.: A comparative study on laser beam and electron beam welding of 5A06 aluminum alloy. Mater. Res. Express, 2019, vol. 6, no. 5, 056563.
• [17] PN-EN ISO 17639: 2013-12 Badania niszczące spawanych złączy metali – Badania makroskopowe i mikroskopowe złączy spawanych.
• [18] PN-EN ISO 13919-2:2021-07 Złącza spawane wiązką elektronów i wiązką promieniowania laserowego. Wymagania i zalecenia do określania poziomów jakości według niezgodności spawalniczych. Część 2: Aluminium, magnez i ich stopy i oraz czysta miedź.
• [19] PN-EN ISO 4136:2013-05 Badania niszczące złączy spawanych metali. Próba rozciągania próbek poprzecznych.
• [20] PN-EN ISO 5173:2010 Badania niszczące spoin w materiałach metalowych – Badanie na zginanie.
• [21] PN-EN ISO 22826:2021-08 Badania niszczące spoin w metalach. Badanie twardości wąskich złączy spawanych wiązką laserową i elektronową (badania twardości sposobem Vickersa i Knoopa).

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).