AZ31B-H24 magnezyum alaşımının sürtünme karıştırma yöntemiyle kaynak edilebilirliğinin incelenmesi

Abstract

Magnezyum ve alaşımları, hafifliği ve yüksek spesifik mukavemeti nedeni ile endüstride kullanımı oldukça yaygın olan metal olup otomotiv ve uzay-uçak sanayilerindeki mühendislik uygulamalarında ön plana çıkmıştır. Magnezyum alaşımının yanıcı ve düşük ergime sıcaklığına sahip olması bu alaşımların ergitme yöntemleriyle kaynaklı birleştirilmesinde sorunlar oluşturmaktadır. Sürtünme karıştırma kaynağı, düşük işlem sıcaklığı, iyi mekanik özellikler sağlaması gibi avantajları nedeni ile magnezyum alaşımlarına uygulanabilir bir birleştirme metodudur. Çalışmada, AZ31B-H24 magnezyum alaşım levhalarının sürtünme karıştırma kaynak yöntemi ile kaynak edilebilirliği incelenmiştir. Çalışmada, sürtünme karıştırma kaynak parametreleri olarak 1000, 1400 dev/dak dönme hızları; 16, 25, 40, 50 mm/dak ilerleme hızları ve 15, 20 mm omuz çapları seçilerek bu parametrelerde kaynaklama işlemi yapılmıştır. Sürtünme karıştırma kaynağı uygulanan parçaların mekanik özellik tespiti için çekme ve mikro sertlik ölçme testleri uygulanmış, mikro yapı incelemeleri için kaynaklı yapının optik görüntüleri incelenmiş ve XRD analizleri yapılmıştır. Çekme deneyi sonucunda, kaynaklı bağlantıların mukavemeti ana malzemeye göre %75,88’lik bir kaynak dayanım değeri sağlamıştır.

Keywords

• AZ31B-H24
• sürtünme karıştırma kaynağı
• mekanik özellikler
• mikro yapı

Investigation of weldability of AZ31b-H24 magnesium alloy by friction welding method

Abstract

Properties of magnesium alloy such as its flammability and low melting temperature create problems in combining these alloys by melting methods. Friction stir welding is a joining method that can be applied to magnesium alloys due to its advantages such as low operating temperature and providing good mechanical properties. In this study, the weldability of AZ31B-H24 magnesium alloy sheets by friction stir welding method were investigated. As friction stir welding parameters, rotational speeds of 1000, 1300 RPM, feed rates of 16, 25, 40, 50 mm/min, and shoulder diameter of 15,20 mm were selected and welding was performed based on these parameters. Tensile and microhardness measurement tests were applied to determine the mechanical properties of the parts that friction stir welding was applied, optical images of the welded structure were examined and XRD analyzes were conducted for microstructure examinations. As a result of the tensile test, it turned out that the strength of the welded joints provided a weld strength value of %75.88 compared to the main material.

Keywords

• AZ31B-H24
• friction stir welding
• mechanical properties
• micro structure

References

1. Scialpi, A., De Filippis, L.A.C. and Cavaliere, P., Influence of shoulder geometry on microstructure and mechanical properties of friction stir welded 6082 aluminium alloy, Materials and Design, 28, 1124–1129, (2007).
2. Elangovan, K. and Balasubramanian, V., Influences of tool pin profile and tool shoulder diameter on the formation of friction stir processing zone in AA6061 aluminium alloy, Materials and Design, 29, 362–373, (2008).
3. Cebeci, T. ve Şahin, S., Sürtünme karıştırma kaynağı ile birleştirilen AA1050 ve AA5754-H111 alüminyum levhaların mekanik özelliklerinin incelenmesi, CBÜ Soma MYO Teknik Bilimler Dergisi, 2, 14, (2010).
4. Heidarzadeh, A., Khodaverdizadeh, H., Mahmoudi, A. and Nazari, E., Tensile behavior of friction stir welded AA6061-T4 aluminum alloy joints, Materials and Design, 37, 166–173, (2012).
5. Saeid, T., Abdollah-zadeh, A. and Sazgari, B., Weldability and mechanical properties of dissimilar aluminum–copper lap joints made by friction stir welding, Journal of Alloys and Compounds, 490, 652–655, (2010).
6. Xue, P., Ni, D.R., Wang, D. B., Xiao, L. and Ma, Z.Y., Effect of friction stir welding parameters on the microstructure and mechanical properties of the dissimilar Al–Cu joints, Materials Science and Engineering A, 528, 4683–4689, (2011).
7. Abdollah-Zadeh, A., Saeid, T. and Sazgari, B., Microstructural and mechanical properties of friction stir welded aluminum/copper lap joints, Journal of Alloys and Compounds, 460, 535–538, (2008).
8. Çakır, R., AA1050/Cu Malzeme çiftinin birleştirilmesinde sürtünme karıştırma kaynak parametrelerinin mekanik ve mikroyapı özelliklerinin etkisinin incelenmesi, Doktora Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir, (2013).

9. Rose, A. R., Manisekar, K. and Balasubramanian, V., Influences of welding speed on tensile properties of friction stir welded AZ61A magnesium alloy, Journal of Materials Engineering and Performance, 21, 2, 257-265, (2012).
10. Rajakumar, S., Balasubramanian, V. and Razalrose, A., Friction stir and pulsed current gas metal arc welding of AZ61A magnesium alloy: A comparative study, Material and Design, 49, 267-278, (2013).
11. Ugender, S., Influence of tool pin profile and rotational speed on the formation of friction stir welding zone in AZ31 magnesium alloy, Journal of Magnesium and Alloys, 6, 2, 205-213, (2018).
12. Li, W., Niu, PL., Yan, SR., Patel, V., Wen, Q, Improving microstructural and tensile properties of AZ31B magnesium alloy joints by stationary shoulder friction stir welding, Journal of Manufacturing Processes, 37, 159-167, (2019).
13. Naik, B. S., Cao, X., Wanjara, P., Friedman, J. and Chen, D., Residual streses and tensile properties of friction stir welded AZ31B-H24 magnesium alloy in lap configuration, Metallurgical and Materials Transactions B, 46, 4, 1626–1637, (2015).
14. Sevvel, P., Jaiganesh, V., Characterization of mechanical properties and microstructual analysis of friction stir welded AZ31B Mg alloy through optimized process parameters, Procedia Engineering, (2014).
15. Ericsson, M., Jin, L.Z., Sandström, R., Fatigue properties of friction stir overlap welds, International Journal of Fatigue, 29, 57-68, (2007).
16. Toktaş, A., Sürtünme karıştırma kaynak yönteminin AA 6063 alüminyum alaşımına uygulanması ve kaynak parametrelerinin malzeme iç yapısı ile mekanik özeliklerine etkisinin incelenmesi, Doktora Tezi, Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Balıkesir, (2006).
17. Sunil, B., Reddy, R., Mounika, G.P.K., Sree, A.S.N., Navya, P., Pinneswari, P. R., Ambica, I., Babu, R.A., Amarnadh, P., Joining of AZ31 and AZ91 Mg alloys by friction stir welding, Journal of Magnesium and Alloys, 3, 330–334, (2015).