Friction stir welding of aluminium 7136-T76511 extrusions

• Autorzy: Hamilton C. , Dymek S. , Blicharski M.

Warianty tytułu

PL

Zgrzewanie tarciowe z mieszaniem materiału zgrzeiny stopu aluminium 7136-T76511

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This research program evaluates the residual properties of 7136-T76511 aluminum extrusions joined through friction stir welding (FSW). The 7136 alloy is a new aluminum alloy developed by Universal Alloy Corporation for high strength aerospace applications that also demand good corrosion resistance, such as those on the Boeing 787 or the Airbus A380. Testing was performed on the baseline materiał and on panels friction stir welded at 175, 225, 250, 300, 350 and 400 rotation per minutę (all other welding parameters were held constant). Mechanical properties correlated with the energy per unit length of weld, i.e. the highest joint efficiency, 74% (based on tensile strength, Rm), was achieved at the highest welding energy. For each weld condition, the elongation of the welded materiał is significantly reduced, 50 - 75%, from the baseline value. Fracture of the tensile specimens consistently occurred on the retreating side of the weld along the interface between the heat affected zonę (HAZ) and the thermo-mechanically affected zonę (TMAZ), independent of the rotational speed. Examination of fracture surfaces through SEM revealed nucleation and growth of microvoids around secondary phase particles present in the microstructure.

PL

W badaniach wyznaczono podstawowe własności mechaniczne stopu aluminium 7136-T76511 poddanego zgrzewaniu metodą tarciową z mieszaniem materiału zgrzeiny {Friction Stir Welding). Stop 7136 jest nowym stopem aluminium zaprojektowanym i wytwarzanym przez Universal Alloy Corporation (USA) wykazującym wysoką wytrzymałość i dobrą odporność korozyjną. Stop ten, przeznaczony głównie do zastosowań w lotnictwie, znalazł już zastosowanie w samolotach Boeing 787 oraz Airbus A380. Próbę rozciągania przeprowadzono na próbkach z materiału rodzimego oraz zawierającego zgrzeinę. Zgrzeiny wykonywano przy różnych szybkościach obrotowych narzędzia: 175, 225, 250, 300, 350 i 400 obr/min (wszystkie inne parametry procesu nie ulegały zmianie). Największą "efektywność połączenia" mierzoną stosunkiem wytrzymałości Rm połączenia do /?,„ materiału rodzimego w odniesieniu do dostarczonej energii (na jednostkę długości zgrzeiny), 74%, otrzymano dla największej energii zgrzewania. Dla wszystkich warunków zgrzewania wydłużenie próbek ulegało znacznemu obniżeniu, 50 - 75% wydłużenia materiału rodzimego. Pękanie próbek podczas rozciągania zachodziło zawsze po stronie spływu (cofania) materiału wzdłuż granicy pomiędzy strefą wpływu ciepła a strefą poddaną procesom cieplno-mechanicznym, niezależnie od szybkości obrotu narzędzia. Badania powierzchni przełomów wykazały obecność mikropustek, których zarodkowanie i wzrost zachodziły na wtrąceniach.

Słowa kluczowe

EN

friction stir welding; aluminium; microstructure; mechanical properties

PL

zgrzewanie tarciowe; aluminium; mikrostruktura; własności mechaniczne

• 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: 2008
• Tom: Vol. 53, iss. 4
• Strony: 1047--1054
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hamilton C.

autor

Dymek S.

autor

Blicharski M.

• MIAMI UNIVERSITY, DEPARTMENT OF MECHANICAL AND MANUFACTURING ENGINEERING, KREGER HALL, OXFORD, OH 45056, USA

Bibliografia

• [1] I. Gheorghe, D. Malejan, Universal Alloy Corporation, Anaheim, CA, 2006.
• [2] W. M. Thomas et al., Great Britain Patent Application No. 9125978.8 (December 1991).
• [3] C. Dawes, W. Thomas, TWI Bulletin 6, p. 124 November/December 1995, p. 124.
• [4] M. A. Sutton, B. C. Yang, A. P. Reynolds, J. H. Yan, Banded microstructure in 2024-T351 and 2524-T351 aluminum friction stir welds - Part II. Me-chanical characterization, Materials Science and Engi-neering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing, vol. 364, pp. 66-74, 2004 (CD ROM).
• [5] B. J. Dracup, W. J. Arbegast, Proceedings of the 1999 SAE Aerospace Automated Fastening Conference & Exposition, Memphis, TN, October 5-7, 1999.
• [6] A. von Strombeck, J. F. dos Santos, F. Torster, P Laureano, M. Kocak, Proceedings of the First International Symposium on Friction Stir Welding, Thousand Oaks, CA, USA, June 14-16, 1999 (CD ROM).
• [7] C. Hamilto n, S. Dymek, M. Blicharski, Comparison Of Mechanical Properties For 6101-T6 Ex-trusions Welded By Friction Stir Welding And Metal Inert Gas Welding, Archives of Metallurgy and Materials, 52, 67, (2007).
• [8] R. S. Mishra, Z. Y. Ma, Friction stir welding and processing, Materials Science & Engineering R-Reports 50,111-78 (2005).
• [9] W. M. Thomas, E. D. Nicholas, S. D. Smith, S. K. Das, J. G. Kaufman, T. J. Lienert (Eds.), Aluminum 2001 - Proceedings of the TMS 2001 Aluminum Automotive and Joining Sessions, p. 213, 2001.
• [10] W. M. Thomas, K. I. Johnson, C. S. Wiesner, Friction stir welding-recent developments in tool and process technologies, Advanced Engineering Materials 5, 485-490 (2003).
• [11] W. J. Arbegast, Z. Jin, A. Beaudoin, T. A. Bieler, B. Radhakrishnan (E d s .), Hot De-formation of Aluminum Alloys III, TMS, Warrendale, PA, USA, p. 313 (2003).
• [12] S. R. Ren, Z. Y Ma, L. Q. Chen, Effect of welding parameters on tensile properties and fracture behavior of friction stir welded Al-Mg-Si alloy, Scripta Materialia 56, 69-72, (2007).
• [13] M. Z. H. Khand kar, J. A. Khan, A. P. Reynolds, Prediction of temperaturę distribution and thermal history during friction stir welding: input torąue based model, Science and Technology of Welding and Joining, 8, 165-174 (2003).
• [14] M. Z. H. Khandkar, J. A. Khan, A. P. Reynolds, M. A. Sutton, Predicting residual thermal stresses in friction stir welded metals, Journal of Materials Processing Technology 174, 195-203 (2006).
• [15] P. Heurtier, M. J. Jones, C. Desrayaud, J. H. Driver, F. Montheillet, D. Allehaux, Mechanical and thermal modeling of Friction Stir Welding, Journal of Materials Processing Technology, 171, 348-357 (2006).
• [16] O. Frigaard, O. Grong, O. T Midling, A process model for friction stir welding of age hardening aluminum alloys, Metallurgical and Materials Transac-tions A - Physical Metallurgy and Materials Science 32, 1189-1200(2001).
• [17] T. Sato,D. Otsuka, Y Watanabe, Designing of Friction Stir Weld Parameters with Finite Element Flow Simulation, Proceedings of the 6,h International Symposium on Friction Stir Welding, Montreal, Canada, October 10-13,2007.
• [18] T. S. Srivatstan, V. K. Vasudevan, Tensile deformation and fracture-behavior of 7150-T77511 aluminum-alloy, Metals Materials and Processes 6, 97-106 (1994).
• [19] M. W Mahoney, C. G. Rhodes, J. G Flintoff, R. A. Spurling, W. H. Bingel, Properties of friction-stir-welded 7075 T651 aluminum, Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science 29, 1955-1964 (1998).
• [20] Y. S. Sato, H. Kokawa, K. Ikeda, M. Enomoto, S. Jogan, T. Hashimoto, Microtexture in the friction-stir weld of an aluminum alloy, Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science 32, 941-948 (2001).