Аналіз міцності на розрив і теплового циклу фрикційних зварних з'єднань з АА6061 з різним діаметром і часом тертя

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.227224

Ключові слова:

Aluminum, Friction Welding, Tensile Strength, Finite Element Analysis, Thermal cycle

Анотація

У статті представлено вимірювання міцності на розрив і теплового циклу фрикційного шва круглого стрижня з алюмінієвого сплаву АА6061 з різним діаметром і часом тертя. Для зварювання круглого стрижня з АА6061 з різним діаметром 30 мм для обертової частини і 15 мм для нерухомої частини було проведено зварювання тертям з безперервним приводом (ЗТБП) АА6061. Процес ЗТБП здійснювався зі швидкістю обертання 2300 об/хв, початковим зусиллям стиснення 2,8 кН з різним часом тертя 10, 12 і 14 секунд і зусиллям осадки 28 кН протягом 60 секунд. Температуру грата вимірювали за допомогою цифрового інфрачервоного термометра. Комп'ютерне моделювання з використанням методу кінцевих елементів також проводилося шляхом об'єднання перехідних теплових і статичних структурних методів. На основі вимірювань цифрового інфрачервоного термометра і аналізу методом кінцевих елементів, температура грата підвищується зі збільшенням часу тертя. Результати випробувань міцності на розрив показують, що зразок з часом тертя 12 секунд має найбільшу міцність на розрив. На підставі результатів випробувань на твердість встановлено, що зразок з часом тертя 10 секунд має більш високу твердість, але неповний грат, таким чином міцність на розрив нижче, ніж у зразка з часом тертя 12 секунд. Крім того, твердість зразка з часом тертя 12 секунд вище, ніж у зразка з часом тертя 14 секунд. На підставі спостереження макроструктури на поздовжньому перерізі зразка ЗТБП, розмір грата збільшується зі збільшенням часу тертя. Вимірювання температури і аналіз методом кінцевих елементів підтверджують, що зразок з часом тертя 12 секунд має теплову потужність для формування з'єднання ЗТБП, що має максимальну міцність на розрив в рамках даного дослідження

Спонсори дослідження

  • алюміній
  • зварювання тертям
  • міцність на розрив
  • аналіз методом кінцевих елементів
  • тепловий цикл

Біографії авторів

Yudy Surya Irawan, Brawijaya University

Doctor of Engineering, Assistant Professor

Department of Mechanical Engineering

Moch Agus Choiron, Brawijaya University

Doctor of Engineering, Associate Professor, Head of Laboratory

Design and System Engineering Laboratory

Department of Mechanical Engineering

Wahyono Suprapto, Brawijaya University

Doctorate, Professor

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Nicholas, E. D. (2003). Friction Processing Technologies. Welding in the World, 47 (11-12), 2–9. doi: https://doi.org/10.1007/bf03266402
  2. Maalekian, M. (2007). Friction welding – critical assessment of literature. Science and Technology of Welding and Joining, 12 (8), 738–759. doi: https://doi.org/10.1179/174329307x249333
  3. Yilbas, B. S., Sahin, A. Z. (2014). Friction welding. Thermal and metallurgical characteristics. Springer, 71. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-54607-5
  4. Rajakumar, S., Muralidharan, C., Balasubramanian, V. (2011). Predicting tensile strength, hardness and corrosion rate of friction stir welded AA6061-T6 aluminium alloy joints. Materials & Design, 32 (5), 2878–2890. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.12.025
  5. Barnes, T. A., Pashby, I. R. (2000). Joining techniques for aluminium spaceframes used in automobiles: Part I – solid and liquid phase welding. Journal of Materials Processing Technology, 99 (1-3), 62–71. doi: https://doi.org/10.1016/s0924-0136(99)00367-2
  6. Uday, M. B., Ahmad Fauzi, M. N., Zuhailawati, H., Ismail, A. B. (2010). Advances in friction welding process: a review. Science and Technology of Welding and Joining, 15 (7), 534–558. doi: https://doi.org/10.1179/136217110x12785889550064
  7. Sahin, M., Akata, H. E., Gulmez, T. (2007). Characterization of mechanical properties in AISI 1040 parts welded by friction welding. Materials Characterization, 58 (10), 1033–1038. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchar.2006.09.008
  8. Sathiya, P., Aravindan, S., Noorul Haq, A. (2006). Effect of friction welding parameters on mechanical and metallurgical properties of ferritic stainless steel. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 31 (11-12), 1076–1082. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-005-0285-5
  9. Irawan, Y. S., Wirohardjo, M., Ma’arif, M. S. (2012). Tensile Strength of Weld Joint Produced by Spinning Friction Welding of Round Aluminum A6061 with Various Chamfer Angles. Advanced Materials Research, 576, 761–765. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.576.761
  10. Irawan, Y. S., Razaq, F., Suprapto, W., Wardana, B. S. (2019). Tensile strength and fatigue crack growth rate of chamfered and clamped A6061 friction weld joints. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (12 (102)), 31–39. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.154384
  11. Fukakusa, K. (1997). Real rotational contact plane in friction welding of different diameter materials and dissimilar materials: Fundamental study of friction welding. Welding International, 11 (6), 425–431. doi: https://doi.org/10.1080/09507119709451991
  12. Erol Akata, H., Sahin, M. (2003). An investigation on the effect of dimensional differences in friction welding of AISI 1040 specimens. Industrial Lubrication and Tribology, 55 (5), 223–232. doi: https://doi.org/10.1108/00368790310488887
  13. Can, A., Sahin, M., Kucuk, M. Thermically Evaluation and Modelling of Friction Welding // Strojarstvo, 2009. Vol. 51 (1) P. 5-13. https://hrcak.srce.hr/42501
  14. Sahin, M. (2004). Simulation of friction welding using a developed computer program. Journal of Materials Processing Technology, 153-154, 1011–1018. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2004.04.287
  15. Sahin, M. (2001). Investigation of effects of workpiece dimensions and plastic deformation on friction welding method. Edirne.
  16. Służalec, A. (1990). Thermal effects in friction welding. International Journal of Mechanical Sciences, 32 (6), 467–478. doi: https://doi.org/10.1016/0020-7403(90)90153-a
  17. Standard Methods for Mechanical Testing of Welds (7th Edition): (AWS B4.0:2007) (2007). American Welding Society.
  18. Academic Ansys 18.1. Ansys Inc. Available at: https://www.ansys.com
  19. Khan, I. A. (2011). Experimental and numerical investigation on the friction welding process. Jawaharlal Nehru Technological University, 227. Available at: http://hdl.handle.net/10603/3467

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-30

Як цитувати

Irawan, Y. S., Choiron, M. A., & Suprapto, W. (2021). Аналіз міцності на розрив і теплового циклу фрикційних зварних з’єднань з АА6061 з різним діаметром і часом тертя. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(12 (110), 15–21. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.227224

Номер

Том 2 № 12 (110) (2021): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Yudy Surya Irawan, Moch Agus Choiron, Wahyono Suprapto

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.