Investigation of effect of tool geometry on formation of common defects, and mechanical properties of 5456 Aluminum alloy, in Friction Stir Lap Welded process

Subject Areas :

MOHAMMADREZA NADERI ¹ , محمد علی صفرخانیان ² , امیر حسین کوکبی ³ , امین عبداله زاده ⁴

1 - دانشگاه صنعتی شریف
2 - دانشکده مواد دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر مجلسی
3 - دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی شریف
4 - دانشکده مهندسی و علم مواد دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی

Received: 2016-11-25 Accepted : 2017-06-13 Published : 2017-05-22

Keywords: Friction Stir Welding, 5456 Aluminum alloy, Tool Geometry,

Abstract :

Friction stir welding is suitable for joining series 5000 alloys because no fusion welding problems arise for the alloys in this process. In this project, the effect of tool geometry on mechanical properties and formation of common defects in FSW such Kissing Bond defect and Hooking was investigated. Specimens were welded with three pin, that is, Cone with stair (stair at intersection of two sheets), frustum, and Tri-flute (rotating speeds: 650 , 500 rpm / welding speeds: 50, 25 mm/min). First, the macrostructure and microstructure of weld sections was investigated, and afterwards tensile shear test from retreating side as well as micro hardness test were examined. The results show that from among three pins which were used in this project, Tri-flute is the best pin simply because the specimens which were welded with this pin not only had an appropriate Hooking height, but also Kissing Bond was not destructive in these specimens.

References:

[1]    E. D. Nicholas, “Friction Processing Technology”, TWS Report, 1999.

 

[2]      س. نادر، م.کثیری و م. شمعانیان، "بررسی اثر تغییرات زمان توقف ابزار در فرآیند جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای(FSSW)  بر ریزساختار آلیاژTi-6Al-4V "، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، دوره دوم، صفحه 149 –156، 1394.

 

[3]      ع. ناظم الرعایا و م. فاضل نجف‌آبادی، "بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال فولاد API-X65 به روش جوشکاری هم زن اصطکاکی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، دوره چهارم، صفحه 75–84، 1394.

 

[4]      ک. امینی، ف. غروی، ا. چمی، م. امیرخانی و ح. قاسمی، "بررسی رفتار خوردگی مقطع جوشکاری شده آلیاژ آلومینیوم به روش جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال هشتم، دوره چهارم، صفحه 23–38، 1393.

 

[5]    B. Irving, “why aren’t airplane welded?" , Welding journal, Vol. 76, pp. 31-41, 1997.

 

[6]      م. صادقی گوغری، م. کثیری و ک. امینی، "بررسی نسبت سرعت دوران به پیشروی ابزار در جوشکاری هم‌زن اصطکاکی اتصال غیر هم‌جنس آلیاژ آلومینیوم 5083 به تیتانیوم خالص تجاری"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال نهم، دوره سوم، صفحه 257–266، 1394.

 

[7]      ر. بازرگان لاری و ا. وفا،" مقایسه رفتار خوردگی آلیاژ آلومینیوم 6061 جوش داده شده به روش FSLW و GTALW"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال دهم، دوره دوم، صفحه 131–142، 1395.

 

[8]    “W. B, Lee, C. Y. Lee, W. S. Chang, Y. M. Yeon & S. B. Jung, “Microstructural investigation of friction stir welded pure titaniumˮ, Materials Letters, Vol. 59, pp. 3315-3318, 2005.

 

[9]      ا. ربیعی زاده، ا. افسری، ف. ارغوانی و ف. احمدی کیسمی، "اتصال همجنس و غیر همجنس آلیاژهای آلومینوم 5754 و 6063 به روش جوشکاری اصطکاکی- اغتشاشی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال دهم، دوره دوم، صفحه 85–95، 1395.

 

[10]    ف. غروی، ا. ابراهیم زاده و ع. سهیلی، "ارزیابی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال لبه رویهم جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ آلومینیوم 6061 در سرعت های پیشروی متفاوت" فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال دهم، دوره دوم، صفحه 115–129، 1395.

 

[11] C. G. Rhodes & etc., “Effect of Friction Stir Welding on Microstructure of 7075. Aluminum”, Scripta Materials, Vol. 36, pp. 69-75, 1997.

 

[12]    م. صفرخانیان، م. گودرزی و س. م. بوترابی، "مکانیزم تشکیل دانه ها در منطقه ی اختلاط حین جوشکاری اصطکاکی اختلاطی (FSW) و بررسی اثر سرعت دورانی ابزار و سرعت جوشکاری بر اندازه دانه ها"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد, سال ششم، دوره دوم، صفحه 9–19، 1391.

 

[13]    ح. آقاجانی درازکلا، م. الیاسی و م. حسین زاده، " بررسی شکل‌گیری عیوب و لایه‌های بین فلزی در جوشکاری اصطکاکی اغتشاشی آلومینیم AA1100 به فولاد A441 AISI"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد, سال نهم، دوره سوم، صفحه 219–233، 1394.

 

[14] T. Hiratar, T. Oguri, H. Hagino, T. Tanaka & S. Wook Chung, “Influence of friction stir welding parameters on grain size and formability in 5083 aluminum alloy”, Materials Science and Engineering A, pp. 344-349, 2007.

 

[15] H. Shirazi, S. Kheirandish & M. A. Safarkhanian, “Effect of process parameters on the macrostructure and defect formation in friction stir lap welding of AA5456 aluminum alloy”, Materials Science and Engineering A, pp. 344-349, 2007.

 

[16] A. Matsumoto & S. Sasabe, “Investigated same metal lap joints made by FSW A5182-O and AlMg0.5Si1-T₄”, Third International Symposium on Friction Stir Welding Kobe, Japan, pp. 27-28, 2001.

 

[17] G. Buffa, G. Campanile, L. Faratini & A. Prisco. “Friction stir welding of lap joint: Influence of process parameters on the metallurgical and mechanical properties”, Materials science and Engineering, Vol. 519A , pp. 19-26, 2009.

 

[18] R. W. Fonda, P. S. Pao, H. N. Jonesa, C. R. Fenga, B. J. Connolly & A. J. Dave, “Microstructure, mechanical properties and corrosion of friction stir welded Al 5456”, Materials science and Engineering, Vol. 510A, 2009.

 

[19] A. L. Etter, T. Baudin, N. Fredj & R. Penelle, “Recrystallixation mechanisms in 5251 H14 and 5251 O aluminum friction stir weld”, Materials science and Engineering A, pp. 94-99, 2007.