Similar and dissimilar 5754 and 6063 aluminum alloy joints by friction stir welding

Subject Areas :

امین ربیعی زاده ¹ , احمد افسری ² , فرهاد ارغوانی ³ , فرناز احمدی کیسمی ⁴

1 - دانشگاه آزاد اسلامی شیراز، گروه مهندسی مواد
2 - دانشگاه آزاد اسلامی شیراز، گروه مهندسی مکانیک
3 - دانشگاه آزاد اسلامی شیراز، گروه مهندسی مکانیک
4 - دانشگاه آزاد اسلامی شیراز، گروه مهندسی مواد

Received: 2015-07-17 Accepted : 2016-09-13 Published : 2016-08-22

Keywords: Friction Stir Welding, 5754 Al alloy, 6063 Al alloy, Dissimilar welding,

Abstract :

The relatively new solid state welding process friction stir welding (FSW) was applied in this research work to join similar and dissimilar aluminum alloys AA5754-H22 and AA6063-T4. Different welding rotational speed and transverse speed applied. The joint which was fabricated using tool rotational speed of 2000 rpm and transverse speed of 4 mm/min yielded the best mechanical properties. Soundness of joint was proved by non-destructive tests such as visual inspection and radiography. The global mechanical behavior of the similar welds is very similar to that of the base material. For dissimilar weld important losses in ductility was reported. Microstructural evaluation of fractured surface showed that ductile fracture was the major fracture mechanism of similar and dissimilar welds.

References:

 

[1]     Mathers, “The welding of aluminium and its alloys. Woodhead publishing limited. Sbington hall”, Abington Cambridge CB1 6AH, ISBN, Vol. 1 pp. 85573-567 9, 2000.

 

[2]    ح. رﺿﺎﯾﯽ و ج. بیسادی، "مطالعه تجربی پارامترهای تاثیرگذار در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی بر کیفیت جوش لب به لب آلومینیوم"، دهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید ایران، دانشگاه  صنعتی بابل، صفحه. 12-10، اسفند.

 

[3]  M. Azizieh, A. H. Kokabi & P. Abachi, “Effect of rotational speed and probe profile on microstructure and hardness of AZ31/Al2O3 nanocomposites fabricated by friction stir processing. Materials & Design”, Vol. 32, No. 4, pp.2034-2041, 2011.

 

[4]    م. م. اﺗﺎﺑﮑﯽ و آ. ﺑﯿﺪﮔﯽ. زارع، "ﺑﺮرﺳﯽ ﺧﻮاص ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ و رﯾﺰﺳﺎﺧﺘﺎری ﺟﻮﺷﮑﺎری اﺻﻄﮑﺎﮐﯽ"، دوﻣﯿﻦ هماﯾﺶ ﻣﺸﺘﺮک اﻧﺠﻤﻦ مهندﺳﯿﻦ ﻣﺘﺎﻟﻮرژی و اﻧﺠﻤﻦ رﯾﺨته ﮔﺮی اﯾﺮان،AA1030  اﻏﺘﺸﺎﺷﯽ آﻟﯿﺎژ داﻧﺸﮕﺎه آزاد ﮐﺮج، صفحه. ٢٨-٢٩ آﺑﺎن ﻣﺎه، 1387.

 

[5]    م. ع. صفرخانیان، م. گودرزی و م. ع. بوترابی، "اثر سرعت جوشکاری اصطکاکی اختلاطی (FSW) بر خواص مکانیکی اتصال آلیاژ آلومینیم 2024-T8"، دومین همایش مشترک انجمن مهندسین متالورژی و انجمن ریخته گری ایران، 1387.

 

[6]       ت. قربانزاده، ع. ر. سلطانی پور و خ. فرمنش، "ارزیابی رفتا رمکانیکی آلیاژ آلومینیوم2024-T3  جوش داده شده به روش اصطکاکی اغتشاشی"، یازدهمین کنفرانس ملی مهندسی ساخت و تولید ایران، 1389.

 

[7]     K. Elangovana & V. Balasubramanian, “Influences of tool pin profile and welding speed on the formation of friction stir processing zone in AA2219 aluminium alloy”, journal of materials processing technology, Vol. 200, pp. 163–175, 2008.

 

[8]     K. Surekha, B. S. Murty & K. Prasad Rao, “Effect of processing parameters on the corrosion behaviour of friction stir processed AA2219 aluminum alloy”, Solid state science, Vol. 11, pp. 907-917, 2009.

 

[9]     Rhodes, C. G. Mahoney, M. W. W.H.Bingel & M. Calabrese, “Fine-grain evaluation firiction stair processed 7050 aluminum”, Scripta materiala, Vol. 40, pp. 254 -256, 2003.

 

[10] R. S. Mishra & Z. Y. Ma, “Friction stir welding and processing. Materials Science and Engineering: R: Reports”, Vol. 50, No. 1-2, pp. 1-78, 2005.

 

[11] Abdollah-Zadeh, T. Saeid & B. Sazgari, “Microstructural and mechanical properties of friction stir welded aluminum/copper lap joints”, Journal of Alloys and Compounds, Vol. 460, pp. 535–538, 2008.

 

[12]    ج. تیمور نژاد، "تاثیر عوامل جوشکاری بر روی جوش لب به لب همزن اصطکاکی ورق های مس"، فصلنامه مکانیک هوافضاISSN 1609-5707، 1391.

 

[13]    م. شهبازنیا، م. ک. بشارتی گیوی، م. تاجداری، "مطالعه خواص مکانیکی و سختی اتصال ورقهای غیرهمجنس آلیاژ آلومینیوم 7075 T6 و برنج به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی"، اولین همایش سراسری صنعت خودرو، اهواز، آموزشکده فنی و حرفه ای سما واحد اهواز، 1391.

 

[14] C. G. Rhodes, M. W. Mahoney, W. H. Bingel & M. Calabrese, “Fine-grain evolution in friction-stir processed 7050 aluminum”, Scripta Materialia, Vol. 48, No. 10, pp.1451-1455, 2003.

 

[15] B. M. Darras, M. K. Khraisheh, F. K. Abu-Farha & M. A. Omar, “Friction stir processing of commercial AZ31 magnesium alloy”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 191, pp. 77–81, 2007.

 

[16]    ص. فرجی، ر. سلطانی پور و خ. فرمنش، "سرعت پیشروی بر میکرو ساختار و خواص مکانیکی اورانیوم 5083 در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی"، همایش صنایع معدنی ،دانشگاه شهید باهنر کرمان، 12 خرداد ماه.

 

[17]    ف. ﻓﺨﺎری، پ. اﺳﺪی، م. ک. ﺑﺸﺎرﺗﯽ ﮔﯿﻮی و ج. ﺗﯿﻤﻮری، "اﺛﺮ ﻓﺮآوری اﺻﻄﮑﺎﮐﯽ ﺑﺮ ﺧﻮاص ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ آﻟﯿﺎژ رﯾﺨﺘﮕﯽ ﻣﻨﯿﺰﯾﻢ"، ﯾﺎزدﻫﻤﯿﻦ ﮐﻨﻔﺮاﻧﺲ ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺳﺎﺧﺖ وﺗﻮﻟﯿﺪ اﯾﺮان، داﻧﺸﮕﺎه ﺗﺒﺮﯾﺰ، صفحه. 27-29 ﻣﻬﺮﻣﺎه، 1389.

 

[18] T. Khaled, AN OUTSIDER LOOKS AT FRICTION STIR WELDING, REPORT #: ANM-112N-05-06 .JULY 2005.

 

[19] W. M. Thomas: First International Symposium on Friction Stir Welding, Thousand Oaks, California, USA, Vol. 10, pp. 14-16, 1999.

 

[20] T. J. Lienert & J. E. Gould: First International Symposium on Friction Stir Welding, Thousand Oaks, California, USA, Vol. 10, pp. 14-16, 1999.

 

[21] T. J. Lienert, W. L. Stellwag, JR., B. B. Grimmett and R. W. Warke: Welding Journal, Vol. 82, No. 1, pp. 1-9, 2003.

 

[22] ASM Handbook, “Welding, Brazing and Soldering”, Vol. 6, 2008.

 

[23] W. M. Thomas et al., US Patent, No. 5, pp 460-317, 1991.

 

[24] G. Faraji, P. Asadi, “Characterization of Al/alumina nanocomposite produced byFSP”, Material Science and Engineering, Vol. 528A, pp. 2431-2440, 2011.

 

1. Ehab, E. L. Danaf, M. E Magdy & M. S. Soliman, “Firiction stair processing: An effective technique to refine grain structure and enhance ductility”, material and design, Vol. 401, pp. 209-216, 2010.

 

[25] E. A. El-Danaf, M. M. El-Rayes & M. S. Soliman, “Friction stirs processing: An effective technique to refine grain structure and enhance ductility”, Materials and Design, Vol. 31, pp. 1231–1236, 2010.

 

[26] D. Hofman, C. Vecchio & S. Kenneth, “submerged friction stair processing (SFSP): An improved method for cration ultera-fine-grained bulk materials”, Materials Science and Engineeing, Vol. 402A, pp. 234-241, 2005.

 

[27] Dobrzyñska & A. Pietras, “Microstructure and properties of FSW joints of 2017A/6013 aluminum alloys sheets”, International Scientific Journal published monthly by the World Academy of Materials and Manufacturing Engineering, Vol. 33, pp. 93-96, 2008.

 

[28] L. Dubourg, A. Merati & M. Jahazi, “Process optimization and mechanical properties of friction stir lap welds of 7075-T6 stringers on 2024-T3 skin”, Materials and Design, Vol. 31, pp. 3324–3330, 2010.

 

[29]    م. شاه حیدری و ح. بیسادی، "مطالعه تجربی رفتار مکانیکی آلیاژهای آلومینیم غیر همجنسAA7277 T6-AA6061- T6. "، نخستین همایش منطقه ای مهندسی مکانیک، تهران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شرق، 1389. 

 

[30] M. K. Besharati Givi & P. Asadi, Advances in Friction Stir Welding and Processing, Elsevier, 2014.

 

[31] Y. S. Sato, S. H. C. Park, M. Michiuchi & H. Kokawa, Constitutional liquation during dissimilar friction stir welding of Al and Mg alloys, Scripta Materialia, Vol. 50, pp. 1233-1236, 2004.

 

[32] C. Jonckheere, B. D. Meester, A. Denquin & A. Simar, “Torque, temperature and hardening precipitation evolution in dissimilar friction stir welds between 6061-T6 and 2014-T6 aluminum alloys” Jorunal of Materials Processing Technology, Vol. 213, pp. 826-837, 2013.

 

[33]    ح. آقاجانی دراز کلاه، م. الیاسی و م. حسین زاده، "بررسی شکل‌گیری عیوب و لایه‌های بین فلزی در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیم AA1100 به فولاد A441"، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، شماره 3، 1394، صفحه 219-233.

 

[34]    م. صادقی گوغری، م. کثیری و ک. امینی، "بررسی نسبت سرعت دوران به پیشروی ابزار در جوشکاری هم‌زن اصطکاکی اتصال غیرهمجنس آلیاژ آلومینیم 5083 به تیتانیم خالص تجاری"، فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، شماره 3، 1394، صفحه 257-266.