Friction stir processing - analysis of the process

• Autorzy: Węglowski M. S. , Pietras A.

Warianty tytułu

PL

Tarciowa modyfikacja warstw wierzchnich z mieszaniem materiału - analiza procesu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of friction stir processing (FSP) of aluminium alloy 6082 are presented in this paper. The FSP is an emerging metal working technology that can provide localized modification and control of microstructures in near surface layers of processed metallic components. This technology represents an adaptation of the principle of friction stir welding (FSW), a solid state joining process originally developed at the Welding Institute in the United Kingdom. Investigations were conducted on the welding machine, built on the base of the conventional, vertical milling machine equipped with LOWSTIR device - weld monitoring system plus software to display real time numerical values of forces and torque. The goal of the research was to determine the relationship between processing parameters and quality of the processed surface, forces and spindle torque acting on the tool. Results indicate that the quality of FSP zone is good in the limited range of processing parameters. The increase of the rotation speed of a tool causes the decrease in the spindle torque and increase in the heat generation.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu tarciowej modyfikacji warstw wierzchnich z mieszaniem materiału (ang. friction stir processing - FSP) stopu aluminium 6082. Technologia FSP jest rozwijającą się metodą pozwalającą na lokalne modyfikowanie i kontrolowanie mikrostruktury w warstwach wierzchnich obrabianych materiałów metalowych. Technologia ta opiera się na tych samych zasadach co technologia zgrzewania z mieszaniem materiału zgrzeiny (ang. Friction Stir Welding - FSW), która została opracowana w instytucie spawalnictwa w Wielkiej Brytanii (TWI). Badania zostały przeprowadzone na stanowisku do zgrzewania FSW zbudowanym na bazie konwencjonalnej frezarki wyposażonej w głowicę pomiarową LOWSTIR pozwalającą na pomiar sił i momentu działających na narzędzie w czasie rzeczywistym. Celem prowadzonych badań było poznanie zależności pomiędzy parametrami procesu a jakością modyfikowanych obszarów oraz sił i momentu działających na narzędzie. Wyniki badań wskazują, że w ograniczonym zakresie parametrów modyfikowania można uzyskać dobrą jakość obszarów zmodyfikowanych. Ponadto zauważono, że wzrost prędkości obrotowej narzędzia powoduje zmniejszenie momentu obrotowego oraz wzrost ilości generowanego ciepła.

Słowa kluczowe

EN

friction stir processing; aluminium alloy; spindle torque

PL

proces tarciowej modyfikacji warstw wierzchnich z mieszaniem materiału; stopy aluminium; moment obrotowy wrzeciona

• 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: 2011
• Tom: Vol. 56, iss. 3
• Strony: 779--788
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys. tab.

Twórcy

autor

Węglowski M. S.

autor

Pietras A.

• Institute of Welding, 44-100 Gliwice, 16-18 BŁ. CzesłAwa Str., Poland

Bibliografia

• [1] W. M. Thomas, E.D. Nicholas, J.C. Needham, M.G. Much, P. Templesmith, C.J. Dawes, GB Patent Application No 9125978.8, 1991.
• [2] http://www.twi.co.uk/content/fswqual.html
• [3] I. Charit, R.S. Mishra, Low temperature superplasticity in a friction stir processed ultrafine grained Al-Zn-Mg-Sc alloy. Acta Materialia 53, 4211-4223 (2005).
• [4] R. S. Mishra, Z.Y. Ma, I. Charit, Friction stir processing: a novel technique for fabrication of surface composite. Materials Science and Engineering A, A341, 307-310 (2003).
• [5] P. B. Berbon, W. H. Bingel, R. S. Mishra, C. C. Bampton, M. W. Mahoney, Friction stir processing: A tool to homogenize nanocomposite aluminum alloys. Scripta Materialia, 44, 61-66 (2001).
• [6] P. Cavaliere, Mechanical properties of friction stir processed 2618/Al2O3/20p metal matrix composite. Composites: Part A, 36, 1657-1665 (2005).
• [7] I. Kalemba, S. Dymek, C. Hamilton, M. Blicharski, Microstructure evolution in friction stir welded aluminium alloys, Archives of Metallurgy and Materials, 54, 75-82 (2009).
• [8] K. Mroczka, J. Dutkiewicz, A. Pietras, Characterization of friction stir welds of 6013 and 6013/2017A aluminium alloy sheets. Engineering Materials, 31, 586-589 (2010).
• [9] Z. Y. Ma, Friction Stir Processing Technology - A review, Metallurgical And Materials Transactions A, 39 A, 642-658 (2008).
• [10] M. St. Węglowski, A. Pietras, A. Węglowska, Effect of welding parameters on mechanical and microstructural properties of Al 2024 joints produced by friction stir welding. Journal of Kones Powertrain and Transport, 19, 523-532 (2009).
• [11] J. W. Pew, T. W. Nelson, C. D. Sorensen, Development of a torque based weld power model for friction stir welding. Proceedings of Friction Sir Welding and Processing IV, Florida USA, 73-81 (2007).
• [12] P. Kalya, K. Krishnamurthy, R.S. Mishra, J.A. Bauman, Specific energy and temperature mechanistic models for friction stir processing of Al - F357. Proceedings of Friction Sir Welding and Processing IV, Florida USA, 113-125 (2007).
• [13] H. Schmidt, J. Hattel, J. Wert, An analytical model for the heat generation in friction stir welding. Modeling and Simulation in Materials Science and Engineering, 12, 143-157 (2004).