Fatigue and Static Properties of Friction Stir Welded Aluminium Alloy 6082 Lap Joints Using Triflute-Type and Smooth Tool

• Autorzy: Krasnowski K.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amm-2014-0025

Warianty tytułu

PL

Właściwości zmęczeniowe i statyczne zakładkowych złączy stopu aluminium 6082 zgrzewanych metodą FSW przy użyciu narzędzia gładkiego oraz typu triflute

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to numerous advantages, the FSW process more and more frequently used in different industries. Presently 99% of the FSW applications are connected with welding of aluminium alloys and most of FSW connections are butt joints, for which the very good mechanical properties are proved in many research. Instead of butt joints also a few types of shape joints can be friction stir welded, e.g. lap joints, multiple lap joints, fillet joints and T-joints. This study presents the results of investigation into the impact of the FSW tool type on the structure of FSW lap joints made of aluminium 6082 and their mechanical properties under static and dynamic load. The study also presents the influence of different welding speeds and toll pin lengths on structure of lap joints. The paper also describes and demonstrates the negative influence on joints properties of some common defects that usually occurs in lap joints welded by means of FSW.

PL

Z uwagi na wiele zalet metoda zgrzewania FSW coraz częściej znajduje zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu. Obecnie 99% zastosowań metody FSW jest związana ze zgrzewaniem stopów aluminium, a większość połączeń stanowią złącza doczołowe, dla których wysokie własności wytrzymałościowe zostały potwierdzone w wielu badaniach. Oprócz połączeń doczołowych metodą zgrzewania FSW można również wykonać kilka rodzajów połączeń kształtowych, np. złącza zakładkowe, złącza wielozakładkowe. złącza ze zgrzeiną pachwinową oraz złącza teowe. Artykuł przedstawia wyniki badań nad wpływem rodzaju narzędzia na własności mechaniczne, pod obciążeniem stałym i zmiennym, zakładkowych złączy stopu aluminium 6082 zgrzewanych metodą FSW. Przedstawiono także wyniki wpływu prędkości liniowej zgrzewania i długości trzpienia narzędzia w procesie FSW na budowę złączy zakładkowych. Omówiono i zaprezentowano również niekorzystny wpływ na własności złączy niektórych zwykle występujących niezgodności w połączeniach zakładkowych zgrzewanych metodą FSW.

Słowa kluczowe

EN

mechanical properties of FSW lap joints; structure of FSW lap joints; fatigue strength of FSW lap joints; FSW process parameters

PL

właściwości mechaniczne złączy zakładkowych; struktura złączy zakładkowych; wytrzymałość zmęczeniowa złączy zakładkowych FSW; parametry procesu FSW

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 59, iss. 1
• Strony: 157--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Krasnowski K.

• Institute of Welding, 16-18 Bł. Czesława Street, 44-100 Gliwice, Poland

Bibliografia

• [1] P. Cavaliere, A. De Santis, F. Panella, A. Squilance, Effect of welding parameters on mechanical and microstructural properties of dissimilar AA6082-AA2024 joints produced by friction stir welding, Mater. Des. 30, 609-616 (2008).
• [2] S. Xu, X. Deng, A. P. Reynolds, T. U. Seidel, Finite element simulation of material flow in friction stir welding, Sci. Technol. Weld. Joining 6, 191-193 (2011).
• [3] T. U. Seidel, A. P. Reynolds, Two-dimensional friction stir welding process model based on fluid mechanics, Sci. Technol. Weld. Joining, 175-183 (2003).
• [4] J. Q. Su, T. W. Nelson, R. Mishra, M. Mahoney, Microstructural investigation of friction stir welded 7050-T651 aluminium, Acta Mater. 51, 3, 713-729 (2003).
• [5] M. Mahoney, C. Rhodes, J. Flintoff, W. Bingel, R. Spurling, Properties of friction-stir-welded 7075 T651 aluminum, Metall. Mater. Trans. A 29A, 7, 1955-1964 (1998).
• [6] R. S. Mishra, Z. Y. Ma, Friction stir welding and processing, Mater. Sci. Eng. A 50, 1-78 (2005).
• [7] M. B. Uday, M. N. Ahmad Fauzi, H. Zuhailawat i, A. B. Ismail, Advances in friction welding process:areview, Sci. Technol. Weld. Joining 15, 7, 534-558 (2010).
• [8] A. Barcellona, G. Buffa, L. Fratini, D. Palmeri, On microstructural phenomena occurring in friction stir welding of aluminium alloys, J. Mater. Process. Technol. 177, 340-343 (2006).
• [9] S. Dymek, C. Hamilton, M. Blicharski, Microstructure and mechanical properties of friction stir welded aluminium 6101-T6 extrusions, Inzynieria Materiałowa 28, 3-4, 527-530 (2007).
• [10] K. Mroczka, J. Dutkiewicz, A. Pietras, Microstructure of friction stir welded joints of 2017Aaluminium alloy sheets, J. Microsc. 237, 521-525 (2010).
• [11] C. Hamilton, S. Dymek, M. Blicharski, Mechanical properties of Al 6101-T6 welds by friction stir welding and metal inert gas, Arch. Metall. Mater. 52, 1, 67-72 (2007).
• [12] P. L. Threagill, A. J. Leonard, H. R. Shercliff, P. J. Withers, Friction stir welding of aluminium alloys, Int. Mater. Rev. 54, 2, 49-93 (2009).
• [13] C. Zhou, X. Yang, G. Luan, Investigation of microstructures and fatigue properties of friction stir welded Al-Mg alloy, Mater. Chem. Phys. 98, 285-290 (2006).
• [14] K. Krasnowski, P. Sędek, M. Łomozik, A. Pietras, Impact of selected FSWproces parameters on mechanical properties of aluminium alloy butt joints, Arch. Metall. Mater 56, 4, 965-973 (2011).
• [15] R. Nandan, T. Deb Roy, H. K. D. H. Bhadeshia, Recent advances in friction-stir welding - Process, weldment structure and properties, Prog. Mater Sci. 53, 980-1023 (2008).
• [16] D. Lohwasser, Z. Chen, Friction stir welding. From basics to application; Woodhead Publishing Limited, Cambridge (2009).
• [17] G. Buffaa, G. Campanile, L. Fratini, A. Prisco, Friction stir welding of lap joints: Influence of process parameters on the metallurgical and mechanical properties, Mater. Sci. Eng. A A519, 19-26 (2009).
• [18] N. Ye, T. Moan, Fatigue and static behaviour of aluminium box-stiffener lap joints, Int. J. Fatig. 24, 581-589 (2002).
• [19] M. Ericsson, J. Lai-She, R. Sandstrom, Fatigue properties of friction stir overlap welds, Int. J. Fatigue 29, 57-68 (2007).
• [20] D. Fersini, A. Pirondi, Fatigue behaviour of Al2024-T3 friction stir welded lap joints, Eng. Fract. Mech. 74, 468-480 (2007).
• [21] S. Di, X. Yang, G. Luan, B. Jian, Comparative study on fatigue properties between AA2024-T4 friction stir welds and base materials, Mater. Sci. Eng. A A435-436, 389-395 (2006).
• [22] S. Yang, X. Di, G. Luan, B. Jian, The influence of zigzag-curve defect on the fatigue properties of friction stir welds in 7075-T6 Al alloy, Mater. Chem. Phys. 104, 2-3, 244-248 (2007).
• [23] S. Yutaka, S. Sato, H. Takauchi, S. Hwan, C. Park, H. Kokawa, Characteristics of the kissing-bond in friction stir welded Al alloy 1050, Mater. Sci. Eng. A A405, 1-2, 333-338 (2005).
• [24] H. B. Chen, K. Yan, T. Lin, S. B. Chen, C. Y. Jiang, Y. Zhao, The investigation ofatypical welding defects for 5456 aluminum alloy friction stir welds, Mater. Sci. Eng. A A433, 64-69 (2006).
• [25] Y. Uematsu, K. Tokaji, H. Shibata, Y. Tozaki, T. Ohmune, Fatigue behaviour of friction stir welds without neither welding flash nor flaw in several aluminium alloys, Int. J. Fatigue 31, 10, 1443-1453 (2009).
• [26] T. L. Dickerson, J. Przydatek, Fatigue of friction stir welds in aluminum alloys that contain root flaws, Int. J. Fatigue 25, 12, 1399-1409 (2003).
• [27] H. Badarinarayan, Q. Yang, S. Zhu, Effect of tool geometry on static strength of friction stir spot-welded aluminum alloy, Int. J. of Mach. Tool. Manu. 49, 142-148 (2009).
• [28] Standard PN-EN 573-3:2010 Aluminium and aluminium alloys. Chemical composition and form of wrought products. Part 3: Chemical composition and form of products.
• [29] Standard PN-EN ISO 15614-12:2006 Specification and qualification of welding procedures for metallic materials. Welding procedure test. Part 12. Spot, seam and projection welding, (2006).
• [30] Standard PN-EN 1321:2000 Destructive Tests On Welds In Metallic Materials. Macroscopic And Microscopic Examination Of Welds, (2000).
• [31] T. Zwieg, Preparation and Etching Methods for a Light-Optical Microscopy Analysis of Extrusion Seams and Microstructural Contrasting for Aluminum Alloys EN AW-6063 and EN AW-6082, Praktische Metallographie 10, 612-622 (2012).
• [32] A. Hobbacher, IIWdocument XIII-2151-07/XV-1254-07, Recommendation for fatigue design of welded joints and components, International Institute of Welding, Paris (2007).