Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of the brushing process on the state of the surface layer of butt joints made of using the FSW method

Bucior Magdalena, Kluz Rafał, Kubit Andrzej, Ochał Kamil

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2020

|

nr 3

30--38

EN

Friction stir welding (FSW) is one of the most modern methods of joining metals and their alloys in a solid state. This method is particularly suitable for joining the materials that are difficult to weld, such as steels and high-strength aluminum, copper and titanium alloys, as well as some nickel, zirconium and copper alloys. It makes it possible to use this method in the production of aviation structures while reducing the labour consumption, cost and weight, while maintaining comparable or higher strength parameters compared to classic methods. However, the face of weld made using the FSW method is often uneven and moreover, the welding process itself introduces tensile stresses in the surface layer, which reduces the fatigue strength of the joints. Brushing is one of the methods of removing the welding burrs. The study investigates the effect of brushing treatment on the selected properties of the surface layer of butt welds of 2024-T3 aluminum alloy. The research was carried out with the use of wire brushes and cutting brushes with ceramic fibers. The analysis of the obtained results showed that brushing with using a wire brush at a feed rate of 70 mm/min (variant 1) introduced the most favorable residual stresses, while brushing with a ceramic brush at a feed rate of 100 mm/min (variant 4) provided the lowest roughness parameters.

PL

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem FSW (ang. Friction Stir Welding) jest jedną z najnowocześniejszych metod łączenia metali i ich stopów w stanie stałym. Metoda ta jest szczególnie przydatna do łączenia materiałów trudno spawalnych, jak na przykład stale i wysoko wytrzymałe stopy aluminium, miedzi i tytanu, a także niektóre stopy niklu, cyrkonu i miedzi. Daje to możliwość stosowania tej metody przy produkcji struktur lotniczych przy jednoczesnym obniżeniu pracochłonności, kosztów i ich ciężaru, zachowując porównywalne lub wyższe parametry wytrzymałościowe w porównaniu do metod klasycznych. Lico spoiny wykonanej metodą FSW jest jednak często nierówne a ponadto sam proces zgrzewania wprowadza rozciągające naprężenia własne w warstwie wierzchniej, co skutkuje obniżeniem wytrzymałości zmęczeniowej złączy. Jednym ze sposobów usunięcia zadziorów powstałych podczas zgrzewania jest obróbka szczotkowaniem. W pracy przeprowadzono badania wpływu obróbki szczotkowaniem na wybrane właściwości warstwy wierzchniej spoin blach ze stopu aluminium 2024-T3. Badania prowadzono z wykorzystaniem szczotek drucianych oraz szczotek tnących z włóknami ceramicznymi. Analiza uzyskanych wyników wykazała, że szczotkowanie szczotką drucianą przy posuwie 70 mm/min (wariant 1) wprowadza najkorzystniejsze naprężenia własne, natomiast szczotkowanie szczotką ceramiczną firmy Xebec przy posuwie 100 mm/min (wariant 4) powoduje zmniejszenie parametrów chropowatości.

2

Local binary pattern defect recognition approach for the friction stir welded AA 1200 and AA 6061-T6 aluminum alloy

Mishra Akshansh

Journal of Mechanical and Energy Engineering

|

2020

|

Vol. 4, No 1

27--32

EN

The research reported in this paper focuses on the application of local binary patterns (LBPs) for surface defects detection. The surface defection detection algorithm for friction stir welded aluminum plates is the key part of the entire surface defect recognition system. Two different grades i.e AA 1200 and AA 6061 plates were similarly joined with the help of Friction Stir Welding process. Python codes for the proposed algorithm were executed on Google Colaboratory platform. The results obtained prove that the local binary patterns method can be used for real-time surface defects detection in friction stir welded joints.

3

Mechanical properties and microstructure studies in Friction Stir Welding (FSW) joints of dissimilar alloy – a review

Mehdi H., Mishra R. S.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2016

|

Vol. 77, nr 1

31--40

EN

Purpose: Friction stir welding (FSW) is a relatively new solid state joining process that uses a non-consumable tool to join two different material without melting the workpiece material. Friction stir welding (FSW) was developed for microstructural modification of metallic material. This review article provides an overview of effect of FSW/FSP mechanism responsible for the formation of weld, microstructure refinement, wear of FSW tool and mechanical properties. This review conclude with recommendations for future research direction. Design/methodology/approach: Heat is generated by friction between the rotating tool and the workpiece material. This joining process is energy efficient, environment friendly and versatile.

4

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

Kalemba-Rec I.

Inżynieria Materiałowa

|

2015

|

Vol. 36, nr 5

338--342

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.

5

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.

6

Inﬂuence of post weld heat treatment on microstructure of friction stir welded 7xxx aluminum alloys

Kalemba I., Kopyściański M., Dymek S., Hamilton C.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 4

283--285

EN

Friction stir welding (FSW) is a solid state joining method successfully applied to metallic materials, which are difﬁcult to weld by traditional fusion welding. It has been found that high-quality joints of non-weldable aluminum alloys of 7xxx series may be produced by means of the FSW process. However, the FSW welds show lower mechanical properties compared to the base materials. This research investigates the inﬂuence ofpost weld heat treatment (T6) on the microstructure and hardness in friction stir welds oftwo A1-Zn-Mg-Cu aluminum alloys. The experiments were conducted on 7136 and 7042 alloys. The alloys belong to the most advanced class of aluminum alloys. Their chemical composition is similar, but one of them, (7042), additionally contains of scandium. It is well established that scandium controls recrystallisation and grain growth in aluminum alloys. Additionally, the presence of scandium in the 7042 alloy improves the FSW joint efﬁciency, deﬁned as the ratio of the yield strength of the welded samples to the baseline yield strength. Thus, it is believed that scandium may play an important role in the post weld heat treatment. Microstructural examination revealed a change in grain size in the post weld heat treated joints, leading to abnormal grain growth in the stirred zone in the 7136 weld and marginally in the stirred zone of the 7042 joint. The grain growth in the stirred zone of 7042 aluminum alloy weld is likely restricted by the synergic effect of higher heat input during welding, compared to the welding of the 7136 alloy, and the addition of scandium, which controls recrystallization and grain growth in Al-alloys. A detailed microstructural observation showed the presence a large amount of ﬁne precipitates produced during the PWHT. These precipitates contributed to hardness recovery in the friction stir welded areas of the investigated 7xxx aluminum alloys.

PL

Zgrzewanie tarciowe z mieszaniem materiału (FSW) to metoda łączenia zachodząca w stanie stałym, która z powodzeniem jest stosowana do łączenia materiałów metalicznych, trudnych do łączenia tradycyjnymi metodami spawania. Za pomocą metody FSW jest możliwe uzyskanie wysokiej jakości połączeń niespawalnych stopów aluminium z serii 7xxx. Jednakże złącza wykonane tą metodą charakteryzują się niższymi własnościami mechanicznymi niż materiał wyjściowy. W pracy przedstawiono badania wpływu obróbki cieplnej (T6) na mikrostrukturę i twardość złączy FSW stopów aluminium z serii 7xxx (Al-Zn-Mg-Cu). Badaniom poddano złącze stopu 7136 oraz złącze stopu 7042. Stopy te należą do najbardziej zaawansowanej klasy stopów aluminium. Ich skład chemiczny jest bardzo podobny, przy czym jeden ze stopów - stop 7042, dodatkowo zawiera skand. Wiadomo, że skand w stopach aluminium kontroluje rekiystalizację i rozrost ziama. Ponadto obecność skandu w stopie 7042 polepsza wydajność złącza FSW, deﬁniowaną jako stosunek wytrzymałości złącza do wytrzymałości materiału rodzimego. Stąd przypuszcza się, że skand może odgrywać również rolę w obróbce cieplnej złączy. Zaprezentowane w pracy badania mikrostrukturalne wykazały różnice z rozmiarze ziarna w złączach po obróbce cieplnej, prowadzącej do rozrostu ziarna w streﬁe zmieszania złącza stopu 7136 i nieznacznie w strefie zmieszania złącza stopu 7042. Rozrost ziarna w streﬁe zmieszania złącza 7042 jest prawdopodobnie ograniczony przez synergiczne działanie wyższej temperatury powstającej podczas procesu FSW w porównaniu ze zgrzewaniem stopu 7136 oraz dodatkiem skandu kontrolującego rekrystalizację i rozrost ziarna. Szczegółowe obserwacje mikrostruktury wykazały obecność dużej liczby drobnych wydzieleń powstających w czasie obróbki cieplnej. Wydzielenia te przyczyniają się do zwiększenia twardości w strefie złącza do poziomu twardości materiału wyjściowego w badanych złączach stopów z serii 7xxx.

7

Microstructure and mechanical properties of friction stir welded Sc-modified Al-Zn-Mg-Cu alloy

Kopyściański M., Dymek S., Hamilton C., Blicharski M.

Inżynieria Materiałowa

|

2010

|

Vol. 31, nr 3

582-585

EN

Small additions of scandium to Al-Zn-Mg-Cu 7000 series alloys can significantly improve mechanical properties and augment the strength retention at low and elevated temperatures. This research program evaluates the mechanical properties of Sc-modified Al-Zn-Mg-Cu alloy extrusions joined through friction stir welding (FSW). Mechanical testing was performed on the baseline material and on panels friction stir welded at 175, 225, 250, 300 and 400 RPM (all other weld parameters were held constant). The FSW joints of all tested samples are free of welding defects, but visually without the characteristic nugget typical for FSW joints of other aluminum alloys. The center of the weld was composed of very small and equiaxed grains with an average diameter of several micrometers. There was a striking difference between hardness profiles for lower and higher rotation speeds: profiles for lower speeds exhibited singular minima.

PL

Niewielki dodatek skandu do stopów Al-Zn-Mg-Cu serii 7000 może znacząco poprawić własności mechaniczne oraz zwiększyć wytrzymałość zarówno w niskiej, jak i wyższej temperaturze. Celem badań była ocena własności mechanicznych połączeń stopu Al-Zn-Mg-Cu modyfikowanego Sc, wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału (Friction Stir Welding - FSW). Badania własności mechanicznych zostały przeprowadzone na materiale rodzimym oraz na materiale zawierającym zgrzeiny wykonane z rożnymi prędkościami obrotowymi narzędzia: 175, 225, 250, 300, 350 i 400 obr/min (pozostałe parametry były stałe). Wszystkie badane próbki były wolne od defektów, lecz wizualnie bez typowego jądra charakterystycznego dla większości zgrzein stopów aluminium, wykonanych metodą FSW. Strefa zmieszania zgrzeiny była zbudowana z bardzo małych i równoosiowych ziaren o średniej średnicy kilku mikrometrów. Została zaobserwowana uderzająca różnica pomiędzy profilami twardości dla małych i dużych prędkości obrotowych narzędzia: profile dla małych prędkości miały tylko jedno minimum.