Виявлення впливу параметрів точкового зварювання з мікротертям та перемішуванням (µFSSW) на геометрію, механічні властивості і металографію шва на різних матеріалах AZ31B AND AA1100

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263350

Ключові слова:

точкове зварювання з мікротертям та перемішуванням (µFSSW), різнорідний матеріал, AA1100, AZ31B

Анотація

Точкове зварювання з мікротертям та перемішуванням (µFSSW) – це один із видів зварювання, що підходить для з’єднання легких матеріалів. Одна з проблем при з’єднанні легких матеріалів за допомогою µFSSW полягає в тому, що матеріал легко перфорується або з’єднання недостатньо міцне, тому необхідно вибрати правильні параметри µFSSW. У цій статті обговорюється дослідження параметрів точкового зварювання мікротренням з перемішуванням (µFSSW) на геометрію зварного шва, механічні властивості та металографію на різнорідних матеріалах AZ31B та AA1100. Товщина матеріалу AZ31B та AA100 становить 0,5 мм та 0,32 мм відповідно. Інструмент µFSSW виготовлений із швидкорізальної сталі (HSS) з діаметром штифта 0,25 мм та діаметром буртика 0,5 мм. Постійні технологічні параметри використовуваного з’єднання µFSSW, тобто глибина врізання, час витримки, швидкість врізання та висока швидкість обертання інструменту 33000 об/хв. Результати зварювальних випробувань включають геометрію зварного шва, механічні властивості та металографію. Перевіряли геометрію зварного шва для визначення діаметра зварного шва. Випробування механічних властивостей являло собою випробування на розтягування при зсуві та випробування на поперечне розтягування, тоді як металографічне випробування включало спостереження за макроструктурою та мікроструктурою. Результати геометрії зварного шва FSSW показують, що при часі витримки 700 мілісекунд і глибині занурення 600 мікрон діаметр приварного штифта і діаметр зварного шва близькі до діаметра штифта і використовуваного інструменту для бурта. Час витримки і глибина занурення істотно впливають на міцність на розтяг. Максимальні досягнуті зсувні та поперечні навантаження склали 387±17 Н та 29±2 Н відповідно. Інтерметалеві з’єднання спостерігаються на межі розділу двох матеріалів, а час витримки 700 мілісекунд створює ефект тріщин на внутрішній стороні зварного шва

Спонсор дослідження

  • This research is supported by the Automation and Manufacturing Systems laboratory, Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Universitas Indonesia.

Біографії авторів

Semuel Boron Membala, Hasanuddin University

Doctoral Student

Departement of Mechanical Enginering

Onny Sutyono Sutresman, Hasanuddin University

Doctorate, Professor

Departement of Mechanical Enginering

Hairul Arsyad, Hasanuddin University

Doctorate, Assistant Professor

Departement of Mechanical Enginering

Muhammad Syahid, Hasanuddin University

Doctorate, Assistant Professor

Departement of Mechanical Enginering

Faculty of Engineering

Agus Widyianto, Universitas Negeri Yogyakarta

Doctorate, Head of Autobody Workshop and Painting Laboratory

Department of Automotive Engineering Education

Faculty of Engineering

Посилання

  1. Mohammadi, J., Behnamian, Y., Mostafaei, A., Izadi, H., Saeid, T., Kokabi, A. H., Gerlich, A. P. (2015). Friction stir welding joint of dissimilar materials between AZ31B magnesium and 6061 aluminum alloys: Microstructure studies and mechanical characterizations. Materials Characterization, 101, 189–207. doi: https://doi.org/10.1016/j.matchar.2015.01.008
  2. Lee, C.-Y., Lee, W.-B., Kim, J.-W., Choi, D.-H., Yeon, Y.-M., Jung, S.-B. (2008). Lap joint properties of FSWed dissimilar formed 5052 Al and 6061 Al alloys with different thickness. Journal of Materials Science, 43 (9), 3296–3304. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-008-2525-1
  3. Liu, L., Wang, H., Song, G., Ye, J. (2006). Microstructure characteristics and mechanical properties of laser weld bonding of magnesium alloy to aluminum alloy. Journal of Materials Science, 42 (2), 565–572. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-006-1068-6
  4. Huang, Y., Meng, X., Zhang, Y., Cao, J., Feng, J. (2017). Micro friction stir welding of ultra-thin Al-6061 sheets. Journal of Materials Processing Technology, 250, 313–319. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.07.031
  5. Nandan, R., Debroy, T., Bhadeshia, H. (2008). Recent advances in friction-stir welding – Process, weldment structure and properties. Progress in Materials Science, 53 (6), 980–1023. doi: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2008.05.001
  6. Song, Y., Yang, X., Cui, L., Hou, X., Shen, Z., Xu, Y. (2014). Defect features and mechanical properties of friction stir lap welded dissimilar AA2024–AA7075 aluminum alloy sheets. Materials & Design, 55, 9–18. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.09.062
  7. Mishra, R. S., Ma, Z. Y. (2005). Friction stir welding and processing. Materials Science and Engineering: R: Reports, 50 (1-2), 1–78. doi: https://doi.org/10.1016/j.mser.2005.07.001
  8. Rodrigues, D. M., Loureiro, A., Leitao, C., Leal, R. M., Chaparro, B. M., Vilaça, P. (2009). Influence of friction stir welding parameters on the microstructural and mechanical properties of AA 6016-T4 thin welds. Materials & Design, 30 (6), 1913–1921. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2008.09.016
  9. Thomas, W., Nicholas, E. D., Staines, D., Tubby, P. J., Gittos, M. F. (2005). FSW Process Variants and Mechanical Properties. Welding in the World, 49 (3-4), 4–11. doi: https://doi.org/10.1007/bf03266468
  10. Baskoro, A. S., Hadisiswojo, S., Kiswanto, G., Winarto, Amat, M. A., Chen, Z. W. (2019). Influence of welding parameters on macrostructural and thermomechanical properties in micro friction stir spot welded under high-speed tool rotation. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 106 (1-2), 163–175. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-019-04490-8
  11. Darmadi, D. B., Abdillah, F. N., Raharjo, R. (2019). Controlling the pressure force to obtain a better quality of aluminum 6061 friction stir welded joint. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (1 (99)), 6–10. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.159286
  12. Saeid, T., Abdollah-zadeh, A., Shibayanagi, T., Ikeuchi, K., Assadi, H. (2010). On the formation of grain structure during friction stir welding of duplex stainless steel. Materials Science and Engineering: A, 527 (24-25), 6484–6488. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.07.011
  13. Lin, Y.-C., Liu, J.-J., Lin, B.-Y., Lin, C.-M., Tsai, H.-L. (2012). Effects of process parameters on strength of Mg alloy AZ61 friction stir spot welds. Materials & Design, 35, 350–357. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2011.08.050
  14. Avula, D., Singh, R. K. R., Dwivedi, D. K., Mehta, N. K. (2011). Effect of friction stir welding on microstructural and mechanical properties of copper alloy. World Academy of Science, Engineering and Technology, 50, 210–218. Available at: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.882.1571&rep=rep1&type=pdf
  15. Gangwar, K., Ramulu, M. (2018). Friction stir welding of titanium alloys: A review. Materials & Design, 141, 230–255. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.12.033
  16. Hussein, S. A., Tahir, A. S. M., Hadzley, A. B. (2015). Characteristics of aluminum-to-steel joint made by friction stir welding: A review. Materials Today Communications, 5, 32–49. doi: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2015.09.004
  17. Chen, Y. C., Nakata, K. (2010). Effect of surface states of steel on microstructure and mechanical properties of lap joints of magnesium alloy and steel by friction stir welding. Science and Technology of Welding and Joining, 15 (4), 293–298. doi: https://doi.org/10.1179/136217109x12568132624325
  18. Li, G., Zhou, L., Zhou, W., Song, X., Huang, Y. (2019). Influence of dwell time on microstructure evolution and mechanical properties of dissimilar friction stir spot welded aluminum–copper metals. Journal of Materials Research and Technology, 8 (3), 2613–2624. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2019.02.015
  19. Esmaeili, A., Givi, M. K. B., Rajani, H. R. Z. (2011). A metallurgical and mechanical study on dissimilar Friction Stir welding of aluminum 1050 to brass (CuZn30). Materials Science and Engineering: A, 528 (22-23), 7093–7102. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2011.06.004
  20. Salari, M. (2020). Dissimilar Friction Stir Welding between Magnesium and Aluminum Alloys. Journal of Modern Processes in Manufacturing and Production, 9 (3), 65–72. Available at: http://mpmpjournal.iaun.ac.ir/article_675991_70a99c7c7d6c3275c6c615bf68b17801.pdf
  21. Chen, Y. C., Nakata, K. (2008). Friction stir lap joining aluminum and magnesium alloys. Scripta Materialia, 58 (6), 433–436. doi: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2007.10.033
  22. Kwon, Y. J., Shigematsu, I., Saito, N. (2008). Dissimilar friction stir welding between magnesium and aluminum alloys. Materials Letters, 62 (23), 3827–3829. doi: https://doi.org/10.1016/j.matlet.2008.04.080
  23. Sen, M., Shankar, S., Chattopadhyaya, S. (2020). Micro-friction stir welding (μFSW) – A review. Materials Today: Proceedings, 27, 2469–2473. doi: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.09.220
  24. Sunar Baskoro, A., Azwar Amat, M., Andre Widiyanto, M. (2019). Effect of Tools Geometry and Dwell Time on Mechanical Properties and Macrograph of Two-Stage Refilled Friction Stir Spot Micro Weld. MATEC Web of Conferences, 269, 02002. doi: https://doi.org/10.1051/matecconf/201926902002
  25. Badarinarayan, H., Yang, Q., Zhu, S. (2009). Effect of tool geometry on static strength of friction stir spot-welded aluminum alloy. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 49 (2), 142–148. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2008.09.004
  26. Yang, X., Feng, W., Li, W., Dong, X., Xu, Y., Chu, Q., Yao, S. (2019). Microstructure and properties of probeless friction stir spot welding of AZ31 magnesium alloy joints. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 29 (11), 2300–2309. doi: https://doi.org/10.1016/s1003-6326(19)65136-8
  27. Widyianto, A., Baskoro, A. S., Kiswanto, G., Ganeswara, M. F. G. (2021). Effect of welding sequence and welding current on distortion, mechanical properties and metallurgical observations of orbital pipe welding on SS 316L. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (12 (110)), 22–31. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.228161
  28. Irawan, Y. S., Choiron, M. A., Suprapto, W. (2021). Tensile strength and thermal cycle analysis of AA6061 friction weld joints with different diameters and various friction times. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (12 (110)), 15–21. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.227224

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-08-27

Як цитувати

Membala, S. B., Sutresman, O. S., Arsyad, H., Syahid, M., & Widyianto, A. (2022). Виявлення впливу параметрів точкового зварювання з мікротертям та перемішуванням (µFSSW) на геометрію, механічні властивості і металографію шва на різних матеріалах AZ31B AND AA1100 . Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(12 (118), 13–21. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.263350

Номер

Том 4 № 12 (118) (2022): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Semuel Boron Membala, Onny Sutyono Sutresman, Hairul Arsyad, Muhammad Syahid, Agus Widyianto

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.