Relationship between parameters of the FSP process and torque acting on a tool

• Autorzy: Węglowski M. S.

Identyfikatory

DOI

10.2478/amst-2013-0023

Warianty tytułu

PL

Analiza zależności parametrów procesu tarciowego modyfikowania warstwy wierzchniej i momentu obrotowego narzędzia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The effect of rotational and travelling speeds and down force on the torque in Friction Stir Processing (FSP) process is presented. The relationship between rotational speed and torque was modelled by an exponential function. The dependence of the travelling speed and down force affecting the torque was successfully approximated by linear functions. To find a dependence combining the spindle torque acting on the tool with the rotational speed, travelling speed and down force the artificial neural networks was applied. Studies have shown that the increase of rotational speed causes the decrease of torque while the increase in the travelling speed and down force causes the increase of the torque at the same time. Tests were conducted on casting aluminium alloy AlSi9Mg. Application of FSP process resulted in a decrease of the porosity in the modified material and refined microstructure.

PL

W pracy przedstawiono wpływ prędkości obrotowej i przesuwu oraz siły docisku na moment obrotowy w procesie modyfikowania warstw wierzchnich metodą tarcia (Friction Stir Processing – FSP). Przyjęto, że zależność pomiędzy prędkością obrotową i momentem obrotowym jest funkcją ekspotencjalną. Natomiast dla wyznaczenia zależności pomiędzy prędkością przesuwu i siłą docisku użyto funkcji liniowej. Metodą sieci neuronowych ustalono zależność wartości parametrów technologicznych i momentu obrotowego narzędzia. Analiza wyników badań wykazała, że zwiększenie prędkości obrotowej powoduje zmniejszenie momentu, natomiast wzrost prędkości przesuwu i siły docisku wzrost momentu obrotowego. W badaniach stosowano odlewniczy stop aluminium AlSi9Mg. Stosowany proces FSP spowodował zmniejszenie porowatości w modyfikowanej warstwie wierzchniej stopu oraz rozdrobnienie jego ziaren.

Słowa kluczowe

EN

friction stir processing; spindle torque; aluminium alloys

PL

tarciowa modyfikacja; moment obrotowy; stopy aluminium

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN ; De Gruyter
• Czasopismo: Advances in Manufacturing Science and Technology
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 37, nr 3
• Strony: 45--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Węglowski M. S.

• Institute of Welding, Testing of Materials Weldability and Welded Structures Department, Bl. Czeslawa 16-18 street, Gliwice 44- 100

Bibliografia

• [1] M. ASSIDI, L. FOURMENT, S. GUERDOUX, T. NELSON: Friction model for friction stir welding process simulation: Calibrations from welding experiments. Int. Journal Machine Tool Manufacture, 50(2010), 143-155.
• [2] S. CUI, Z.W. CHEN, J.D. ROBSON: Interrelationships among speeds, torque and flow volumes during friction stir welding/processing. Proc. 8th International Friction Stir Welding Symposium, Timmendorfer Strand, 2010.
• [3] H. SCHMIDT, J. HATTEL, J. WERT: An analytical model for the heat generation in friction stir welding. Modelling Simulation Materials Science Engineering, 12(2004), 143-157.
• [4] P. KALYA, K. KRISHNAMURTHY, R.S. MISHRA, J.A. BAUMANN: Specific energy and temperature mechanistic models for friction stir processing of AL-F357. Proc. of Friction Stir Welding and Processing IV, 113-125, Florida 2007.
• [5] C. HAMILTON, S. DYMEK, A. SOMMERS: A thermal model of friction stir welding in aluminum alloys. Int. Journal Machine Tool Manufacture, 48(2008), 1120-1130.
• [6] H.W. ZHANG, Z. ZHANG, J.T. CHEN: The finite element simulation of the friction stir welding process. Materials Science Engineering, A, 403(2005), 340-348.
• [7] T. LONG, A.P. REYNOLDS: Parametric studies of friction stir welding by commercial fluid dynamics simulation. Science Technology of Welding and Joining, 11(2006), 200-208.
• [8] J.W. PEW, T.W. NELSON, C.D. SORENSEN: Torque based weld power model for friction stir welding. Science Technology of Welding and Joining, 12(2007), 341-347.
• [9] W.J. ARBEGAST: A flow-partitioned deformation zone model for detected formation during friction stir welding. Scripta Materialia, 58(2008), 372-376.
• [10] A. ARORA, R. NANDAN, A.P. REYNOLDS, T. DEBROY: Torque, power requirement and stir zone geometry in friction stir welding through modelling and experiments. Scripta Materialia, 60(2009), 13-16.
• [11] M.J. PEEL, A. STEUWER, P.J. WITHERS, T. DICKERSON, Q. SHI, H. SHERCLIFF: Dissimilar friction stir welds in AA5083-AA6082. Part I: Process parameter effects on thermal history and weld properties. Metallurgical and Materials Transactions A, 37(2006), 2183-2193.
• [12] M.S. WĘGLOWSKI, A. PIETRAS, S. DYMEK, C. HAMILOTN: Characterization of friction stir processing applied for modification of surface microstructure in a cast aluminium alloy. Proc. 14th Inter. Conf. Metalforming, 2012, 587-590.

Uwagi

EN

This publication is a result of research performed with the funding from the Ministry of Science and Higher Education in Poland within the frame of statutory activity of Institute of Welding – Gliwice.