Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Numerical Simulations for Bobbin Tool Friction Stir Welding of Aluminum 6082-T6

Hamilton C., Dymek S., Węglowska A., Pietras A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2018

|

Vol. 63, iss. 3

1115--1123

EN

Aluminum 6082-T6 panels were joined by friction stir welding utilizing a bobbin tool. A thermal simulation of the process was developed based upon machine torque and the temperature dependent yield stress utilizing a slip factor and an assumed coefficie nt of friction. The torque-based approach was compared to another simulation established on the shear layer methodology (SLM), which does not require the slip factor or coefficient of friction as model inputs. The SLM simulation, however, only models hea t generation from the leading edges of the tool. Ultimately, the two approaches yielded matching temperature predictions as both methodologies predicted the same overall total heat generation from the tool. A modified shear layer approach is proposed that adopts the flexibility and convenience of the shear layer method, yet models heat generation from all tool/workpiece interfaces.

2

Lokalna hybrydyzacja jako metoda ułatwiająca łączenie części kompozytowych

Godzimirski J., Pietras A., Ciereszko M.

Przegląd Mechaniczny

|

2016

|

nr 11

40--43

PL

Wzmacniane włóknami kompozyty polimerowe stają się głównymi materiałami konstrukcyjnymi, stosowanymi w budowie współczesnych statków powietrznych. Jednym z problemów związanych ze stosowaniem tych materiałów jest opracowanie sposobów łączenia wytwarzanych z nich części (z częściami kompozytowymi lub metalowymi). Połączenia klejowe, stosowane do łączenia kompozytów, powinny być wzmacniane łącznikami mechanicznymi, ale kompozyty nie są odporne na naciski powierzchniowe występujące w połączeniach nitowych, śrubowych i sworzniowych. Jedną z metod, pozwalającą zwiększyć zakres stosowania połączeń mechanicznych przy łączeniu kompozytów jest ich lokalna hybrydyzacja, polegająca na umieszczaniu cienkich metalowych warstw między warstwami tkanin. Przeprowadzono badania porównawcze wytrzymałości połączeń kompozytu węglowo-epoksydowego oraz FML-a (hybrydyzowanego kompozytu) ze stopem aluminium.

EN

Polymer composites reinforced with fibers become the main construction materials used in the construction of modern aircraft airframes. One of the issues related with the use of these materials is development of methods of connecting products made from them (parts of metal or composite). Adhesive joints used to join composite should be reinforced with mechanical fasteners, but the composites are not resistant on the surface pressure occurring in the rivet joints, screw and the pin. One of the methods to allow greater use of mechanical connections when connecting composites is their local hybridization involving the placement of thin metal layers be-tween the layers of fabric. Comparative examination of strength of the car-bon-epoxy composite joint and FML-s (hybridized composite) with the aluminum alloy were done.

3

Features of 2017A and AlSi9Mg aluminum alloys friction stir welded with root-side heating

Mroczka K., Pietras A., Jura J.

Metallurgy and Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 42, no. 2

105--115

EN

Aluminum alloys 2017A and AlSi9Mg (hypo-eutectic silumin) were friction stir welded with a relatively high linear velocity (over 1 m/min) and use of an additional heat source from the root side of the weld. Macrostructure investigation (with high-resolution images) showed no effect of heating on weld quality. The welding process caused significant fragmentation of the secondary phases in the AlSi9Mg alloy. Furthermore, it was proven that the material above the weld nugget was not mixed and contained micro-defects that were not caused by welding. Also, it contained cavities on the boundaries between Si-particles and the matrix. Based on hardness distribution, a slight strengthening of the cast alloy was observed at the bottom and middle parts of the weld. However, the hardness of the 2017A alloy initially decreased and then increased due to natural aging. This means that the FSW process produced a metastable state in the alloy.

PL

Stop aluminium 2017A i podeutektyczny silumin AlSi9Mg zgrzewano, stosując metodę friction stir welding (FSW). Zastosowano dużą prędkość liniową, powyżej 1 m/min, oraz dodatkowe podgrzewanie grani zgrzeiny. Badania makrostruktury wykazały brak wpływu podgrzewania na jakość złącza. Proces zgrzewania spowodował znaczną fragmentację faz występujących w stopie AlSi9Mg. Ponadto udowodniono, że materiał występujący powyżej jądra zgrzeiny nie jest mieszany i może zawierać mikrodefekty, które nie powstały w wyniku zgrzewania. Zaobserwowano również nieciągłości na granicach cząstek Si/osnowa. Na podstawie rozkładu twardości stwierdzono niewielkie umocnienie stopu odlewniczego pośrodku dolnej części zgrzeiny. Natomiast twardość stopu 2017A najpierw zmalała, a następnie wzrosła w wyniku starzenia naturalnego. To oznacza, że proces zgrzewania wytworzył metastabilny stan tego stopu.

4

FEM Simulation of the FSW Process of Heat Exchanger Components

Pikula J., Kwieciński K., Porembski G., Pietras A.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2016

|

Vol. 60, No. 3

23--29

EN

The paper presents results of the FEM simulation of FSW process. The object of the research was a heat exchanger used for cooling of electrical components of propulsion systems. The tests enabled the obtainment of the field of temperature, stresses and displacements during the process and residual stresses and displacements of welded elements after cooling. Knowledge of the thermal conditions of the process, the stress and strain fields were used while designing clamps and pads of a welding stand for the welding of the heat exchanger components.

PL

Przedstawiono wyniki symulacji MES procesu zgrzewania metodą FSW. Obiektem badań był wymiennik ciepła stosowany do chłodzenia elektrycznych elementów układów napędowych. Uzyskano pola temperatury, naprężenia i przemieszczenia w trakcie procesu oraz naprężenia pozostające i odkształcenia po wychłodzeniu zgrzanych elementów. Wiedzę o warunkach cieplnych procesu, naprężeniach i odkształceniach wykorzystano przy opracowywaniu konstrukcji uchwytów i podkładek stanowiska przeznaczonego do zgrzewania elementów chłodnicy.

5

FSW Welding of Aluminium Casting Alloys

Pietras A., Rams B.

Archives of Foundry Engineering

|

2016

|

Vol. 16, iss. 2

119--124

EN

The article contains basic information associated with the impact of the FSW process parameters on the forming of a weld while friction welding of aluminium casting alloys. Research was conducted using specially made samples containing a rod of casting alloy mounted in the wrought alloy in the selected area of FSW tool acting. Research has thrown light on the process of joining materials of significantly dissimilar physical properties, such as casting alloys and wrought alloys. Metallographic testing of a weld area has revealed the big impact of welding conditions, especially tool rotational speed, on the degree of metal stirring, grain refinement and shape factor of a weld. As the result of research it has been stated that at the high tool rotational speed, the metals stirring in a weld is significantly greater than in case of welding at low rotational speeds, however this fails to influence the strength of a weld. Plastic strain occurring while welding causes very high refinement of particles in the tested area and changing of their shape towards particles being more equiaxial. In the properly selected welding conditions it is possible to obtain joints of correct and repeatable structure, however in the case of the accumulation of cavities in the casting alloy the FSW process not always eliminates them.

6

Analityczna i numeryczna analiza wytrzymałości wirnika wentylatora z uwzględnieniem rozrzutów losowych wybranych wielkości

Jasztal M., Pietras A.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 7CD

337--348

PL

Obiektem badań w niniejszej pracy były elementy wirnika wentylatora lutniowego. W pierwszym etapie pracy wykonano obliczenia analityczne, w wyniku których wyznaczone zostały rozkłady naprężeń promieniowych, obwodowych oraz deterministycznej wartości współczynnika bezpieczeństwa wzdłuż promienia tarczy wirnika. Wyrażenie współczynnika bezpieczeństwa w sposób probabilistyczny pozwoliło wyznaczyć jego zależność od wartości rozproszenia zmiennych losowych obciążenia i wytrzymałości. W drugim etapie pracy opracowano model MES analizowanego wirnika i wyznaczono w sposób numeryczny wartości naprężeń w elementach wirnika. Wykorzystując moduł „Six Sigma Analysis”, w oprogramowaniu inżynierskim ANSYS wyznaczono rozkład prawdopodobieństwa współczynnika bezpieczeństwa dla założonych parametrów rozkładów prawdopodobieństwa wytrzymałości i obciążenia.

EN

Elements of ventube fan rotor were chosen as an object of the study. As a result of an analytical calculation, distribution of radial and circumferential stress and safety factor along rotor’s disc radius was calculated. Presented probabilistic form of the safety factor function gave possibility of influence’s estimation of load and strength’s variate dispersion round the expected value on safety factor value. In the second part of this work, authors prepared rotor’s MES model and performed numerical stress analysis. Furthermore, having took advantage of “Six Sigma Analysis” module in ANSYS software, safety factor probability distribution was obtained for assumed probability distribution of strength and load.

7

Uniwersalna osłona termoochronna obudowy rejestratora lotniczego – konstrukcja, modelowanie, wytworzenie

Przybyłek P., Komorek A., Kucharczyk W., Opara T. A., Pietras A.

Logistyka

|

2015

|

nr 5

1287--1296, CD1

PL

Obudowy ochronne rejestratorów lotniczych muszą zabezpieczać moduły archiwizujące różnorodne informacje rejestrowane podczas lotu statku powietrznego oraz parametry pracy poszczególnych urzą-dzeń. Rejestratory lotnicze, które spełniały normy TSO (Technical Standards Order) obowiązujące w czasie ich montażu na statkach powietrznych, zwykle nie spełniają już wymogów współczesnych. Wymiana rejestratora parametrów lotu na układ wyższej generacji jest kosztowna i wymaga znacznego nakładu pracy. Alternatywnym rozwiązaniem jest modyfikacja obudowy dotychczas eksploatowanych rejestratorów, poprzez wprowadzenie dodatkowej warstwy ochronnej z materiałów ablacyjnych. W niniejszej pracy zaprezentowano kryteria, sposób doboru kształtu, wymiarów geometrycznych oraz metody wytwarzania osłony termoochronnej uniwersalnej obudowy rejestratora lotniczego.

EN

Flight data recorder’ chassis have to protect modules saved variable information during flight and saved operating parameters of aircraft devices. Flight data recorders that met the Technical Standards Orders (TSO) during their implementation in the aircrafts, usually do not meet latest requirements, any longer. Replacement flight data recorder to higher generation one requires considerable costs and time. Thus, additional protective layer of ablative composite materials in currently operated flight data recorders are proposed. In this paper are presented criteria, methods of selection of shape and dimension and methods of manufacture of utility flight data recorder’ thermal protective chassis.

8

Mikrostruktura połączeń stopów aluminium 2017A i 7075 wykonanych metodą tarciową z mieszaniem materiału

Kopyściański M., Pietras A., Węglowska A., Małyszko M., Dymek S.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

334--337

PL

W pracy badano mikrostrukturę zgrzein stopów aluminium 2017A i 7075 wykonanych metodą tarciową z mieszaniem materiałów (FSW). Zgrzeiny były pozbawione wad i niezgodności spawalnicze. Mikrostruktura połączeń była różna dla różnych konfiguracji łączonych materiałów, tzn. zależała od tego, który ze stopów znajdował się po stronie natarcia, a który po stronie spływu. W obu przypadkach mikrostruktura spoiny jest zbudowana z naprzemiennych pasm obu mieszanych materiałów. Mikrostruktura tych pasm była różna: pasma stopu 7075 charakteryzowały się mniejszym ziarnem i większą ilością wydzieleń w przeciwieństwie do pasm stopu 2017A. W środku jądra dominował materiał, który znajdował się po stronie natarcia. Profile zmian twardości na przekroju poprzecznym połączeń wykonane wzdłuż linii w środku grubości złącza wykazywały różnice w obszarze jądra zgrzein w zależności od konfiguracji złącza. Profile twardości miały kształt litery W, który jest charakterystyczny dla stopów aluminium umacnianych wydzieleniowo. Profil twardości dla konfiguracji 2017A–7075 był symetryczny względem środka zgrzeiny, a profil dla konfiguracji odwrotnej był przesunięty w kierunku strony natarcia. Granica plastyczności i wytrzymałość złącza była większa, gdy stop miększy (2017A) znajdował się po stronie natarcia.

EN

The paper deals with an investigation of dissimilar friction stir welding of 2017A and 7075 aluminium alloys. The produced welds were free from cracks and welding discontinuities. The weld microstructure was unlike in nature for different configuration of welded alloys, i.e. it depended on the material that was placed on advancing and retreating sides. In both configurations the microstructure exhibited banded structure consisted of alternating welded alloys. The microstructure of particular bands was different: bands of the 7075 alloy exhibited smaller grain size and higher amount of second phase particles comparing to the bands of 2017A alloy. The material that was placed on the advancing side dominated in the centre of the weld nugget. The hardness profiles across different zones on the transverse section taken along a line in the weld mid-thickness showed substantial differences within the weld nugget depending on the weld configuration. In both cases the hardness exhibited a W-shaped profile typical for heat treated aluminium alloys. The profile for the configuration 2017A–7075 was symmetrical in relation to the weld center while the profile for the opposite configuration was shifted toward the advancing side. The yield and tensile strengths were higher when the softer material (2017A) was located on the advancing side.

9

Naprężenia w hybrydowych kompozytach warstwowych typu FML spowodowane zmianą temperatury

Godzimirski J., Pietras A.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2014

|

nr 2

107--112

PL

Analiza wytężenia połączeń adhezyjnych pomiędzy warstwami komponentów tworzących hybrydowe kompozyty warstwowe daje możliwość kompleksowej oceny ich wytrzymałości. Ze względu, iż komponenty kompozytów typu FML cechują odmienne właściwości fizyczne (w tym również wartości współczynników rozszerzalności liniowej), uznano za celowe zbadanie oddziaływania zmian temperatury na powstające w materiale tzw. naprężenia termiczne. Analizę przeprowadzono w zakresie sprężystych i plastycznych odkształceń metalowego komponentu badanych materiałów, a rozpatrywanymi przypadkami były modele FML-i o budowie symetrycznej i niesymetrycznej. Wykazano, iż w kompozytach warstwowych o budowie symetrycznej obciążonych zmianą temperatury, małe wartości powstających naprężeń nie stanowią zagrożenia, które mogłoby spowodować zniszczenie połączeń adhezyjnych. W przypadku niesymetrycznej budowy hybrydowych kompozytów warstwowych zmiany temperatury powodują istotnie zwiększenie obciążeń połączeń adhezyjnych. Badania prowadzone były metodą symulacji numerycznej z wykorzystaniem do obliczeń wartości stałych materiałowych wyznaczonych w sposób eksperymentalny.

EN

An analysis of an effort adhesive joint between the layers of components forming hybrid layer composites, allows for the comprehensive assessment of their strength. Due to the fact that the components of FML composites are characterized by different physical properties (including values of the linear expansion coefficients), it was considered appropriate to study the effects of temperature changes in the material of so-called thermal stress. The analysis was carried out in a range of elastic and plastic deformation of the metal component of tested materials, and all the considered cases were FMLs models of symmetrical and asymmetrical structure. The results have shown that in the layer composites of symmetrical structure that were put under the pressure of temperature changes, a small value of achieved stresses did not prove to be a treat, and it did not cause a failure of the adhesive joint. However, in the case of the asymmetrical structure of a hybrid layer composites, the changes of temperature caused increasing encumbrances against the adhesive joint. The examination conducted in this analysis was the numerical simulation method with permanent material values that were appointed by an experiment.

10

Imperfections in FSW joints and NDT methods of their detection

Pietras A, Węglowski M.St.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2014

|

Vol. 58, No. 2

23--32

EN

The article presents the classification of imperfections present in joints welded using the FSW method. The division of imperfections is based on standards PN-EN ISO 25239:2013 and AWS D17.3. The article also provides a more extensive and precise division of welding imperfections characteristic of the FSW process along with reasons for their formation. The text also presents the requirements of the standards in relation to the boundary values of imperfections depending on imperfection types. Furthermore, the article demonstrates the advantages, disadvantages and application of given non-destructive tests with reference to the quality control of FSW joints.

PL

Przedstawiono klasyfikację niezgodności, jakie występują w złączach zgrzewanych metodą FSW. Podział niezgodności został dokonany w oparciu o normy PN-EN ISO 25239:2013 i AWS D17.3. Podano również szerszy i bardziej precyzyjny podział niezgodności zgrzewalniczych charakterystycznych dla procesu FSW wraz z przyczynami ich powstawania. Przybliżono wymagania norm w zakresie granicznych wartości niezgodności w zależności od rodzaju niezgodności. Przedstawiono wady, zalety oraz zastosowanie danych metod badań nieniszczących w odniesieniu do kontroli jakości złączy FSW.

11

Friction Stir Welding of Copper Plates

Pietras A., Węglowska A., Rams B., Kowieski Sz., Miara D., Węglowski M. St.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2014

|

Vol. 58, No. 5

151--158

EN

The objective of the work was to develop a technology for the friction stir welding (FSW) of copper elements of thicknesses exceeding 15 mm and possible to use in the production of current conductor rails. The length of the conductor rail element joining line amounts to approximately 100 mm. The first stage involved FSP tests, i.e. tests of copper plasticisation, using the FSW method and creating the compact weld structure on plates having thicknesses between 8 and 20 mm. The next stage consisted in friction stir welding of copper elements. The investigation involved testing copper plasticisation conditions while using the FSW process, the development of a welding tool as well as the development of conditions for proper welding of sheets/plates having thicknesses of up to 20 mm. It was observed that properly formed welds require the use of a relatively low tool rotation rate and good cooling of element-fixing tooling.

PL

Celem pracy było opracowanie technologii zgrzewania FSW elementów miedzianych o grubości powyżej 15 mm, możliwej do zastosowania w produkcji prądowych szyn przewodzących. Długość linii łączenia elementów szyn prądowych wynosi ok. 100 mm. W pierwszym etapie przeprowadzono badania FSP, czyli badania procesu uplastyczniania miedzi metodą FSW i tworzenia zwartej struktury zgrzeiny na płytach o grubości od 8 do 20 mm, a następnie zajęto się procesem zgrzewania FSW elementów miedzianych. W toku badań sprawdzono warunki uplastyczniania miedzi przy stosowaniu procesu FSW oraz opracowano narzędzia do zgrzewania i warunki prawidłowego prowadzenia procesu zgrzewania blach/płyt miedzianych o grubości do ok. 20 mm. Stwierdzono, że prawidłowo uformowane zgrzeiny powstają przy stosunkowo niskiej prędkości obrotowej narzędzia i dobrze chłodzonym oprzyrządowaniu mocującym elementy.

12

FEM Simulation of Check Valve Ball FSW Process

Pikuła J., Kwieciński K., Porembski G., Pietras A.

Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach

|

2014

|

Vol. 58, No. 6

23--29

EN

The article presents results of the FEM simulation involving friction stir welding (FSW) of check valve ball elements. The tests involved the obtainment of temperature fields, information about stresses and displacements during the process and about residual stresses and strains following the cooling of elements welded. The knowledge obtained concerning process thermal conditions and that concerning the field of stresses and strains was used to design clamps of a station intended for welding check valve ball elements.

PL

Przedstawiono wyniki symulacji MES procesu zgrzewania metodą FSW elementów kuli zaworu zwrotnego. Uzyskano pola temperatury, naprężenia i przemieszczenia w trakcie procesu oraz naprężeń pozostających i odkształcenia po wychłodzeniu zgrzanych elementów. Wiedzę o warunkach cieplnych procesu, pola naprężeń i odkształcenia wykorzystano przy opracowywaniu konstrukcji uchwytów stanowiska przeznaczonego do zgrzewania elementów kuli zaworu zwrotnego.

13

Friction Stir Welding of Elements Made of Cast Aluminium Alloys

Rams B., Pietras A., Mroczka K.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 1

385--392

EN

The article presents application of FSW method for joining elements made of cast aluminium alloys which are hardly weldable with other known welding techniques. Research’s results of plasticizing process of aluminium and moulding of seam weld during different FSW process’ conditions were also presented. Influence of welding parameters, shape and dimensions of tool on weld structure, welding stability and quality was examined. Application of FSW method was exemplified on welding of hemispheres for valves made of cast aluminium alloy EN AC-43200.

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie metody FSW do łączenia elementów z trudno spajanego znanymi technikami spawalniczymi aluminium odlewniczego. Przedstawiono również wyniki badania procesu uplastyczniania aluminium oraz for- mowania się zgrzeiny liniowej w różnych warunkach prowadzenia procesu zgrzewania FSW. Badano wpływ parametrów procesu zgrzewania oraz kształt i wymiary narzędzia na strukturę zgrzein oraz na stabilność i jakość zgrzewania. Zastosowanie metody zgrzewania FSW przedstawiono na przykładnie łączenia czasz kul zaworów wykonanych z odlewniczego stopu aluminium EN AC-43200.

14

Modelowanie spoin połączeń klejowych w obliczeniach MES

Godzimirski J., Pietras A.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2013

|

nr 4

40--44

PL

Rosnące zastosowanie konstrukcyjnych połączeń klejowych wymaga umiejętności obliczania ich wytrzymałości. W tym celu szeroko stosowane są obliczenia numeryczne MES. W pracy przedstawiono problemy modelowania spoin połączeń klejowych elementami typu solid w obliczeniach MES. Zaproponowano również metodykę określania parametrów elementu typu cohesive do modelowania spoin klejowych na podstawie badań wytrzymałościowych kleju. Przeprowadzono porównawcze obliczenia MES, w których spoiny modelowano elementami płaskimi i elementami typu cohesive. Wykazano, że stosowanie elementów typu cohesive może być bardziej przydatne do analizy wytrzymałościowej klejonych struktur niż do analizy wytrzymałości spoin klejowych.

EN

An increased usage of application of adhesive bonds takes necessary to calculate their strength. In order to do it, the FEM numerical calculations are universally used. The problems of modeling of adhesive layer by solid elements for FEM calculations are presented in this paper. The method that determines cohesive element parameters is also suggested on the basis of adhesive strength testing. The comparative FEM calculations are conducted where adhesive layer is modeled by 2D elements and cohesive element. It was proved that using of cohesive elements is more useful for an analysis of adhesively bonded structures; nevertheless it is less useful for an analysis of adhesive layer strength.

15

Wpływ podgrzewania wstępnego na jakość złączy zgrzewanych wibracyjnie wykonanych z poliamidu PA66 wzmacnianego włóknem szklanym

Węglowska A., Pietras A.

Przetwórstwo Tworzyw

|

2013

|

[R.] 19, nr 4 (154)

410--413

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań procesu zgrzewania wibracyjnego poliamidu PA66 GF30 z zastosowaniem podgrzewania wstępnego gorącym powietrzem. Dla porównania przedstawiono również wyniki badań zgrzewania bez wstępnego podgrzewania. Oceny jakości złączy dokonano w oparciu o wyniki badań mikroskopowych prowadzonych na mikroskopie świetlnym w świetle odbitym oraz o wyniki badań wytrzymałości połączeń w statycznej próbie rozciągania. W oparciu o wyniki badań metodą różnicowej kalorymetrii skaningowej (Different Scanning Calorimetry DSC), określono wpływ podgrzewania wstępnego na temperaturę topnienia oraz zawartość fazy krystalicznej w zgrzeinach złączy oraz w materiale podstawowym.

EN

Results of vibration welding of polyamide PA66 GF30 with the use of pre-heating of hot air are presented in this paper. For the comparison, results of vibration welding without pre-heating are also presented. The quality assessment of joints was done on the basis of microscopic examination carried out by means of an optical microscope in reflected light as well as testing of joints strength in the static tensile test. On the basis of results from the Different Scanning Calorimetry (DSC), the influence of pre-heating on the melting temperature and the content of the crystal phase in the base material and the material of welds was determinate.

16

Wpływ warunków zgrzewania FSW na proces tworzenia złącza z materiałów różniących się właściwościami fizycznymi

Pietras A., Węglowska A., Miara D.

Przegląd Spawalnictwa

|

2013

|

R. 85, nr 11

48--57

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu zgrzewania FSW trudno spajanego znanymi technikami spawalniczymi zestawu materiałów: aluminium odlewniczego z aluminium przerabianym plastycznie. Przedstawiono badania procesu uplastyczniania aluminium oraz formowania się zgrzeiny liniowej w różnych warunkach prowadzenia procesu zgrzewania. Badano wpływ kształtu części roboczych narzędzia, parametrów procesu zgrzewania oraz oprzyrządowania zgrzewalniczego na strukturę zgrzein oraz na stabilność i jakość zgrzewania. Analizowano proces zgrzewania realizowany za pomocą narzędzi konwencjonalnych, stożkowych oraz typu Triflute. W wyniku badań powiązano warunki zgrzewania FSW aluminiowych stopów odlewniczych ze stopami przerabianymi plastycznie z jakością uzyskanych zgrzein. Zastosowanie metody zgrzewania FSW przedstawiono na przykładzie łączenia elementów wymienników ciepła.

EN

Results of FSW of set of materials: cast aluminium alloy with wrought aluminium alloy, hard to weld with the conventional fusion welding techniques, are presented in this paper. Investigation of the plasticization process of aluminium and the formation process of linear weld in the different welding conditions are also presented. Influence of the tools’ shape, welding parameters and the tooling on the welds’ structure and on the stability and quality of welding were studied. FSW process using conventional, conical and Triflute tools was analysed. As a result of investigation, FSW welding conditions of cast aluminium alloys with wrought aluminium alloy were connected with quality of welds. Application of the FSW method was exemplified as joining of radiators’ elements.

17

Zastosowanie zgrzewania tarciowego wolframowego stopu ciężkiego ze stopem aluminium w konstrukcji specjalnej

Goroch O., Kaczorowski M., Pietras A., Skoczylas P.

Problemy Mechatroniki : uzbrojenie, lotnictwo, inżynieria bezpieczeństwa

|

2013

|

Vol. 4, Nr 3 (13)

67-80

PL

Przedmiotem pracy są wyniki badań procesu zgrzewania tarciowego wolframowego stopu ciężkiego WHA (ang. Weight Heavy Alloy) ze stopem aluminium AlMg3. Stwierdzono, że zgrzewanie tarciowe wolframowego stopu ciężkiego o gęstości 17,5 Mg/m3 ze stopem Al zapewnia uzyskanie wytrzymałości złącza przewyższającej granicę plastyczności obrobionego plastycznie stopu AlMg3. Wytrzymałość złącza wydaje się obiecująca z punktu widzenia wymagań, jakie muszą być spełnione w wypadku amunicji podkalibrowej, gdzie pręty z WHA pełnią funkcję penetratorów kinetycznych i w których stop aluminium stanowi czepiec balistyczny.

EN

The results of studies concerning friction welding of Weight Heavy Alloy (WHA) with AlMg3 alloy are presented. The friction welding of density 17,5 Mg/m3 with aluminum alloy showed that it is possible to reach the joints with the strength exceeding the yield strength of wrought AlMg3 alloy. This strength looks to be promising from point of view of condition which have to be fulfilled in case of armor subcaliber ammunition, where WHA rods play the role Kinetic Energy Penetrators and aluminum is used for projectile ballistic cup.

18

Dobór elementu typu cohesive do modelowania połączeń klejowych

Godzimirski J., Pietras A.

Mechanik

|

2013

|

R. 86, nr 7CD

199--206

PL

Klejenie stanowi cenne uzupełnienie innych metod łączenia części. Właściwe zastosowanie konstrukcyjnych połączeń klejowych umożliwia uzyskanie struktur lżejszych, o lepszych właściwościach wytrzymałościowych oraz bardziej technologicznych, a więc tańszych. Problematyka wytrzymałości połączeń klejowych jest dosyć skomplikowana ze względu na nierównomierny rozkład naprężeń w spoinach powszechnie stosowanych połączeń zakładkowych, zależny i od właściwości mechanicznych samego kleju, i od geometrii złącza. Modelowanie spoin klejowych sprawia problemy ze względu na ich wymiary, co stwarza konieczność budowania gęstych siatek w obszarach występowania spoin. W takim przypadku zasadne jest modelowanie spoin bezwymiarowymi elementami kontaktowymi o właściwościach spoiny typu cohesive. Celem prowadzonych badań było opracowanie metodyki doboru parametrów elementu typu cohesive do modelowania spoiny klejowej na podstawie znajomości właściwości mechanicznych kleju.

EN

The adhesive bonding constitutes valuable to supplementing other methods of joining parts. Applying structural adhesive joints enables to get lighter structures, about better strength and properties technological, so cheaper. Issues of the endurance of glue connections enough is complicated due to the uneven schedule of stresses in joints of universally appropriate lap joints, dependent both from mechanical properties of glue and from the geometry of the connector. The modeling of adhesive joints causes problems on account of their dimensions which necessitates build of dense mesh in areas of prevalence of joints In this case reasonable is modeling of joints with zero-dimensional contact elements about properties of the joint of the type cohesive. The aim of conducted examinations was development the methodology of the selection of parameters of the element type cohesive for the modeling of adhesive joints based on mechanical properties of glue.

19

Microstructure of friction stir welds of cast to wrought aluminum alloys

Dymek S., Pietras A., Kalemba I., Kopyściański M., Węglowski A., Jachym R.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

390--392

EN

The changes in microstructure in friction stir welds between dissimilar aluminum alloys Were investigated. The present study deals with two aluminum alloys, one of which is ductile (wrought AlMg3) while the other is considered brittle (cast AlSi9Mg). What is more, the melting points for the both metals are different. The joints between these alloys were produced on a welding machine, constructed on the basis of a conventional, vertical milling machine. The machine was equipped with appropriate devices for monitoring process parameters: vertical force, traveling speed, rotational speed and torque. The welding parameters were chosen from a more extensive work previously performed with the same tool, which ensured the achievement of sound welds. Cross-sections of the welds were analyzed by light and scanning electron microscopy (LM and SEM). The investigation showed that the FSW process makes it possible to produce good quality joints between dissimilar aluminum alloys. The microstructure in a dissimilar weld between cast and wrought aluminum alloys is distinctly different from that in a weld of an aluminum alloy to itself. The weld reveals a complex, intercalation flow pattern with an onion-ring-vortex-like structure. The creation of vortex structures in solid-state ﬂow regimes is particularly extraordinary and uncovers the complexity of material ﬂow during FSW welding. In this regard, the microstructure of the FSW weld between cast and wrought alloys is different than in welds produced between two dissimilar wrought alloys. The mutual mixing in a dissimilar aluminum alloys weld is intimate and far from complete. The EDS maps revealed a non-uniform distribution of the main constituent elements, Si and Mg, within the weld. However, the bonding between the two alloys is clearly complete. The additional FSW pass makes the weld microstructure more uniform.

PL

W pracy badano zmiany mikrostruktury w połączeniach różnoimiennych stopów aluminium wykonanych metodą tarciową z mieszaniem materiału zgrzeiny (Friction Stir Welding - FSW). Badania dotyczyły zgrzewania dwóch stopów aluminium, z których jeden jest plastyczny (stop do przeróbki plastycznej AlMg3), a drugi kruchy (stop odlewniczy AlSi9Mg). Stopy te, oprócz składu chemicznego, różnią się ponadto temperaturą topnienia. Zgrzeiny tych stopów wykonano na urządzeniu do zgrzewania metali zbudowanego z konwencjonalnej pionowej frezarki. Urządzenie wyp- osażone było w odpowiednie mierniki parametrów procesu: siły nacisku, prędkości obrotowej, prędkości zgrzewania oraz momentu obrotowego. Parametry procesu dobrano na podstawie wcześniej szych prób wykonanych tym samym narzędziem - umożliwiło to otrzymanie zgrzein pozbawionych wad. Badania mikrostruktury prowadzono na zgładach poprzecznych, tj. prostopadłych do kierunku zgrzewania. Do badań wykorzystano mikroskopię świetlną oraz skaningową mikroskopię elektronową. Badania wykazały, że proces zgrzewania FSW nadaje się do łączenia różnoimiennych stopów aluminium i pozwala na uzyskanie dobrej jakości, pozbawionych wad zgrzein. Mikrostruktura zgrzeiny stopu odlewniczego i stopu do przeróbki plastycznej różni się znacznie od zgrzein tego samego stopu aluminium. Badania ujawniły w zgrzeinie złożoną mikrostrukturę przenikających się warstw łączonych metali przypominających zdeformowane pierścienie cebuli ufonnowane w kształcie wirów. Tworzenie mikrostruktury wirowej w stanie stałym jest zjawiskiem wyjątkowym i ukazuje złożoność przepływu materiału podczas zgrzewania FSW. Wymieszanie łączonych materiałów nie jest jednak kompletne, ale ich złączenie jest trwałe. Mapy składu chemicznego zgrzeiny pozwoliły ustalić rozmieszczenie głównych pierwiastków stopowych, tj. Si i Mg, w zgrzeinie. Podwójny przebieg FSW doprowadził do bardziej jednolitego wymieszania materiałów. Badania wykazały, iż zjawiska zachodzące podczas mieszania różnoimiennych stopów aluminium są dalekie od pełnego zrozumienia.

20

Friction Stir Processing as a fabricating route of dispersion strengthened aluminum alloys

Kopyściański M., Węglowski M. S., Pietras A., Węglowska A., Hamilton C., Dymek S.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

303--305

EN

The two-sided overlapping friction stir processing was utilized to produce a dispersion strengthened material from a cast Al-Si eutectic alloy. Pure aluminum belongs to the class of soft metals, so its application in engineering is highly limited. For this reason, aluminum has to be strengthened to meet technical requirements. The most common strengthening mechanisms of aluminum are dislocation hardening by plastic defonnation or alloying followed by appropriate heat treatment producing precipitation hardening. Precipitation strengthening substantially increases the hardness and tensile strength at room temperature. However, the precipitates are prone to coarsening at elevated temperatures resulting in deterioration of mechanical properties. The other common method of strengthening metallic alloys is the incorporation of ﬁne dispersed particles into their microstructure. Such alloys are usually produced by powder metallurgy methods, e. g. sintering of aluminum powders or mechanical alloying. It was recently discovered that the friction-stir processing (FSP) method may also be adapted for this purpose. FSP uses the same methodology as friction stir welding (FSW); however, FSP is used to modify the local microstructure, but it does not join metals together. FSP was used to modiﬁcation a microstructure in as-cast aluminium alloy. In contrast to the as-cast condition, the microstructure in the processed material was characterized by a relatively uniform distribution of insoluble second-phase particles in the ductile aluminium matrix giving rise to the substantial dispersion strengthening of modified alloy. The size and aspect ratio of these particles decreased signiﬁcantly. The size distribution exhibited bimodal character. The porosity and dendritic microstructure was eliminated. FSP improved the mechanical properties - the ultimate tensile strength increased from 152 MPa to 216 MPa and ductility increased from 1.5% to 12.5%.

PL

W pracy zastosowano obróbkę tarciową z mieszaniem materiału (Friction Stir Processing) do wytworzenia stopu umacnianego dyspersyjnie z eutektycznego stopu Al-Si. Czyste aluminium jest miękkim metalem, więc jego zastosowanie jako materiału inżynierskiego jest ograniczone. Z tego powodu dla aluminium stosuj e się umocnienie, aby sprostało wymaganiom jako materiał inżynierski. Najbardziej populamymi mechanizmami umocnienia aluminium jest umocnienie dyslokacyjne przez przeróbkę plastyczną lub przez dodanie dodatków stopowych i obróbkę cieplną prowadzącą do umocnienia wydzieleniowego. Umocnienie wydzieleniowe efektywnie zwiększa twardość i wytrzymałość w temperaturze pokojowej, lecz w podwyższonej temperaturze fazy umacniające są skłonne do koagulacji i tym samym obniżają własności mechaniczne. Innym efektywnym sposobem umocnienia stopów metalicznych jest wprowadzenie drobnych dyspersyjnych faz umacniających. Taki mechanizm umocnienia naj częściej jest realizowany za pomocą metalurgii proszków, np. spiekania proszków czy mechanicznego stopowania. W ostatnim czasie zauważono, że obróbka tarciowa z mieszaniem materiału może być z powodzeniem stosowana do umocnienia dyspersyjnego. Metoda FSP używa tej samej metodologii działania co zgrzewanie tarciowe z mieszaniem materiału zgrzeiny (FSW), z tą różnica, że ta metoda zmienia tylko lokalnie mikrostrukturę, a nie łączy materiał. Metoda FSP została użyta do zmiany mikrostruktury w odlew- niczym stopie aluminium. Mikrostruktura po procesie FSP charakteryzowała się równomiemym rozmieszczeniem fazy dyspersyjnej w porównaniu ze stopem odlewniczym. Charakterystyczne dla stopów odlewniczych dendryty i pory zostały wyeliminowane. Proces FSP zwiększył wytrzymałość na rozciąganie z 152 MPa do 216 MPa i zwiększyła się ciągliwość z 1,5% na 12,5%.