Wpływ kształtu narzędzia w procesie zgrzewania FSW na właściwości złączy stopów aluminium 5083 i 7075

• Autorzy: Kalemba-Rec I.

Identyfikatory

DOI

10.15199/28.2015.5.29

Warianty tytułu

EN

Influence of shape of FSW tool on properties of 5083 and 7075 welds

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy określono wpływ kształtu narzędzia zgrzewającego na właściwości mechaniczne doczołowych złączy stopów aluminium 5083-H111 i 7075- T651 wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału (Friction Stir Welding — FSW). Do wykonania złączy zastosowano dwa różne narzędzia. Oba narzędzia składały się ze spiralnego wieńca opory i trzpienia: stożkowego, gwintowanego lub typu Triflute. Właściwości mechaniczne złączy określono na podstawie pomiarów twardości i próby rozciągania. Wyniki tych badań porównano z obserwacjami mikrostruktury wykonanymi za pomocą mikroskopii świetlnej i skaningowej mikroskopii elektronowej. Przeprowadzone badania wykazały, że dobór odpowiednich parametrów procesu FSW (prędkości zgrzewania i prędkości obrotowej narzędzia) pozwala na uzyskanie trwałego złącza stopów 5083-H111 i 7075-T651, pozbawionego wad i nieciągłości, charakteryzującego się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi, bez względu na zastosowane narzędzie zgrzewające. Jednak kształt narzędzia (trzpienia) ma istotny wpływ na wymieszanie materiałów i mikrostrukturę w strefie mieszania, a zatem i na własności złącza. Za pomocą narzędzia z trzpieniem typu Triflute uzyskano szerszy obszar zgrzeiny o dokładniejszym wymieszaniu materiałów (obecność w mikrostrukturze pasm o pośrednim składzie chemicznym pomiędzy składem stopu 5083 a 7075) niż w przypadku użycia trzpienia stożkowego. Wytrzymałość na rozciąganie złącza uzyskanego narzędziem Triflute jest o 90 MPa większa niż w przypadku zastosowania narzędzia stożkowego.

EN

The influence of shape of FSW tool on mechanical properties of friction stir welded 5083-H111 and 7075-T651 aluminium alloys has been investigated. Two different tools have been used to weld the joints. Both tools consisted of a spiral shoulder and a pin: tapered with thread or Triflute. The mechanical properties of welds were determined by hardness measurements and tensile tests. The mechanical characterization was supplemented by microstructural examination using light microscopy and scanning electron microscopy. The results indicate that the choice of right FSW parameters (welding velocity and tool rotation speed) allows to obtain a defect-free joint between 5083-H111 and 7075-T651 alloys, which was characterized by good mechanical properties irrespective of the applied FSW tool. But the pin shape have the effect on mixing of materials and microstructure in the stirred zone as well as on weld properties. In case of Triflute pin the weld area was wider with more accurate mixing of materials (presence of microstructural bands, which the chemical composition was intermediate between 5083 and 7075 alloys) than using the tapered pin. Tensile strength of weld obtaining by Triflute pin was higher (about 90 MPa) than for weld produced by the tapered pin.

Słowa kluczowe

PL

zgrzewanie tarciowe z mieszaniem materiału; kształt narzędzia; stopy aluminium; złącze różnoimienne

EN

friction stir welding; tool shape; aluminium alloys; dissimilar welds

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 36, nr 5
• Strony: 338--342
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kalemba-Rec I.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej

Bibliografia

• [1] Jurczak W.: Problemy i perspektywy stopów aluminium w zastosowaniu na konstrukcje morskie. Zeszyty Naukowe Akademii Marynarki Wojennej 4 (2010) 89÷106.
• [2] Al Obeidi A. Hadi: Spawane konstrukcje okrętowe ze stopów aluminium. Przegląd Spawalnictwa 2 (2009) 29÷31.
• [3] Murr L. E.: A review of FSW research on dissimilar metal and alloy systems. J. Mater. Eng. Perform. 19 (2010) 1071÷1089.
• [4] Kumar N., Yuan W., Mishra R. S.: Friction stir welding of dissimilar alloys and materials. Elsevier, Oxford (2015).
• [5] Mishra R. S., Mahoney M. W.: Friction stir welding and processing. ASM International, Ohio (2007).
• [6] Park S. K., Hong S. T., Park K. Y., Kwon Y. J., Son H. J.: Effect of material locations on properties of friction stir welding joints of dissimilar aluminum alloys. Science and Technology of Welding and Joining 15 (2010) 331÷336.
• [7] Pietras A., Węglowska A., Miara D.: Wpływ warunków zgrzewania FSW na proces tworzenia złącza z materiałów różniących się właściwościami fizycznymi. Przegląd Spawalnictwa 11 (2013) 48÷57.
• [8] Humphreys F. J., Hatherly M.: Recrystallization and related annealing phenomena. Elsevier, Oxford (2004).
• [9] Aval H. J.: Influences of pin profile on the mechanical and microstructural behaviours in dissimilar friction stir welded AA6082-AA7075 butt joint. Materials and Design 67 (2015) 413÷421.
• [10] Hamilton C., Kopyściański M., Senkov O., Dymek S.: A coupled thermal/ material flow model of friction stir welding applied to Sc-modified aluminium alloys. Metallurgical and Materials Transactions 44A (2013) 1730÷1740.
• [11] Kalemba I., Dymek S., Hamilton C., BlicharskiM.: Microstructure and mechanical properties of friction stir welded 7136-T76 aluminum alloy. Materials Science and Technology 27 (2011) 903÷908.
• [12] Threadgill P. L., Leonard A. J., Sherliff H. R., Withers P. J.: Friction stir welding of aluminum alloys. International Materials Review 54 (2009) 49÷93.