Możliwości łączenia cienkich blach ze stopów Al, Mg oraz tytanu GRADE 3 w procesie FSW. Possibility of joining thin sheets of Al, Mg alloys and Ti GRADE 3 in FSW process
Journal Title: Obróbka Plastyczna Metali - Year 2017, Vol 28, Issue 4
Abstract
Procesy oparte na łączeniu materiałów w stanie stałym stanowią skuteczne rozwiązanie pod względem aspektów wytrzymałościowych i trwałości wykonanego elementu. W ostatnich latach nastąpiło duże zainteresowanie środowisk naukowo-badawczych i przemysłu rozwijaniem niekonwencjonalnych metod łączenia materiałów konstrukcyjnych w przemyśle transportowym, w tym metodami zgrzewania tarciowego z przemieszaniem FSW (Friction Stir Welding). W pracy przedstawiono charakterystykę procesu FSW na podstawie złączy cienkich blach metalicznych stopów Al Mg i czystego technicznie tytanu GRADE 3 (AMS-T-9046 / AMS 4900) grubości 0,4 i 0,5 mm. Analizując omawiane właściwości połączeń oraz modyfikacje metalurgiczne strefy złączą, poprzez wpływ głównych zmiennych procesowych, co ma wpływ na jakość złączy FSW. Proces zgrzewania zrealizowano na 3 osiowej pionowej frezarce sterowanej numerycznie, wyposażonej w specjalnie przygotowany uchwyt mocujący, z wykorzystaniem narzędzi z węglika wolframu oraz ceramiki narzędziowej. Parametry geometryczne dostosowano do grubości blachy na podstawnie algorytmu wg danych literaturowych [12]. Podczas procesu realizowano pomiar sił osiowych i promieniowych, wykorzystując precyzyjny siłomierz piezoelektryczny, w celu analizy efektu uplastycznienia łączonych blach. Wytrzymałość połączeń FSW wyznaczono na podstawie statycznej próby rozciągania w temperaturze pokojowej. Na tej podstawie zdefiniowano efektywność złącza w porównaniu do materiału rodzimego. Wykazano, że metoda FSW pozwala na wykonywanie wysokiej jakości wolnych od wad zgrzein cienkich blach metalicznych, zarówno z metali nieżelaznych, jak i z czystego technicznie tytanu GRADE 3 (AMS-T-9046 / AMS 4900). Efektywność wykonanych połączeń FSW znacznie przekraczała 80% wytrzymałości na rozciąganie materiału rodzimego. Wykazano, że proces FSW może stanowić alternatywę dla procesu spawania łukowego, nitowania lub zgrzewania oporowego RSW. Processes based on a joining of materials in the solid state, constitute an effective solution to the aspects of strength and durability of the produced element. In recent years there has been a great interest of research and industry to develop unconventional methods of joining construction materials in the transport industry, including Friction Stir Welding. This paper presents the characteristics of the FSW process based on the joints of thin sheet of Al and Mg alloys and technically pure GRADE 3 titanium (AMST-9046 / AMS 4900) of 0.4 and 0.5 mm in thicknesses. Analyzing the joints properties and metallurgical modifications through the influence of the main process variables, which affects the quality of the FSW joints. The welding process was carried out on a 3 axial vertical numerically controlled milling machine, equipped with a specially prepared fixing device, using tungsten carbide tools and ceramics tool. Geometric parameters were adjusted to the thickness of the sheet using the algorithm according to literature [12]. During the process, axial and radial forces were measured using a precision piezoelectric dynamometer to analyze the effect of the plasticization in the joined area. The ultimate tensile strength (UTS) of FSW joints was determined by the static tensile test at room temperature. On this basis, the efficiency of the joint was determined as compared to the parent material (PM). It has been shown that the FSW method allows for the production of high quality defect free joints both from non-ferrous metals as well as from pure GRADE 3 titanium (AMS-T-9046 / AMS 4900). Efficiency of FSW connections exceeds 80% of the tensile strength of parent material. It has been shown that the FSW process can be an alternative for arc welding, riveting or RSW welding.
Authors and Affiliations
Piotr Myśliwiec, Romana Ewa Śliwa, Robert Ostrowski
Keywords
Related Articles
- EP ID EP476376
- DOI -
- Views 33
- Downloads 0
Ocena powstawania pęknięć na powierzchni obudowy filtra paliwa gazowego. Evaluation of cracking on the surface of gas fuel filter housing.
Celem kształtowania wyrobów metodami obróbki plastycznej jest nadanie materiałowi żądanego kształtu przez wywołanie w nim odpowiednich odkształceń plastycznych materiału bez naruszenia spójności materiału. Kształtowanie...
Wpływ geometrii narzędzia na rozdrobnienie ziarna stopu CuZn37 w procesie powtarzalnej obróbki plastycznej. Influence of the forming tool parameters on the grain refinement of brass by SPD process
Rozwój technologii produkcji materiałów ultra drobnoziarnistych jest obecnie bardzo intensywnie przyspieszany. Na VŠB – Uniwersytecie Technicznym w Ostravie opracowano metodę, która wykorzystuje zasadę powtarzalnej obrób...
Warstwowe kompozyty Ti/Al/Ti otrzymane metodą dyfuzyjnego łączenia. Layered composites of Al-Ti alloy fabricated by diffusion bonding
Aluminium często jest używane do projektowania kompozytów warstwowych. Stosowane są wyroby z aluminium w postaci blach, czy też w postaci materiału typu „plaster miodu”. Do wytwarzania płaskich wyrobów warstwowych stosuj...
Wysokocyklowa wytrzymałość zmęczeniowa konsolidowanych plastycznie stopów aluminium. High cycle fatigue strength of plastically consolidated aluminium alloys
Stopy aluminium należą do podstawowych materiałów konstrukcyjnych, szczególnie w przemyśle samochodowym i lotniczym. Ze względu na charakter obciążeń, wytrzymałość zmęczeniowa stanowi istotne kryterium determinujące zakr...
Aparatura wysokociśnieniowa do przeróbki plastycznej materiałów z dużymi odkształceniami na zimno
Obróbka plastyczna z dużymi odkształceniami powoduje rozdrobnienie mikrostruktury materiałów co skutkuje wzrostem własności mechanicznych. Aby powstrzymać utratę spójności materiału podczas odkształcania należy zachować...