COMPARATIVE EXAMINATION OF MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF AA5754 ALUMINUM ALLOY JOINED WITH COLD METAL TRANSFER (CMT) AND PULSED COLD METAL TRANSFER (PULSED CMT) WELDING PROCESSES

Abstract

Aluminum alloys have poor weldability with fusion welding methods. For this reason, the weldability of AA5754 aluminum alloy was investigated with various process parameters (various thermal input) by using CMT and Pulsed CMT welding processes. Both sizes and quantities of occurring pores in the welded joints by using CMT process are greater than occurring pores in Pulsed CMT process. Similarly, the lack of penetration defect also forms less frequently in the Pulsed CMT process. In other word, Pulsed CMT welding process has better penetration. The formation of these defects decreases depending on the increase in thermal input that were given in both of these methods. In both of these methods, the increase in thermal input cause grain growth in the near regions of welding seam in HAZ. However, the same amount of thermal input was applied, more grain growth occurred in CMT process. When the mechanical strengths of the welded joints are compared, it was determined that the mechanical properties of welded joints obtained by Pulsed CMT process are higher. Either the formation of smaller sized and less welding defect, or formation of finer grains in HAZ provide to obtain higher mechanical strengths of the joints welded by Pulsed CMT welding process.

Keywords

• AA5754, Pulsed CMT process, Microstructure, Thermal input

SOĞUK METAL TRANSFER (CMT) VE DARBELİ SOĞUK METAL TRANSFER (DARBELİ CMT) KAYNAK İŞLEMLERİ İLE BİRLEŞTİRİLMİŞ AA5754 ALÜMİNYUM ALAŞIMININ MİKROYAPI VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN KARŞILAŞTIRMALI OLARAK İNCELENMESİ

Abstract

Alüminyum alaşımlarının ergitme kaynağı yöntemleri ile kaynak edilebilirliği oldukça düşüktür. Bu nedenle bu çalışmada AA5754 alüminyum alaşımının kaynak edilebilirliği farklı işlem parametrelerinde (farklı ısı girdisi) CMT ve Darbeli CMT kaynak yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. CMT kaynak yöntemi kullanılarak yapılan kaynaklı bağlantılarda meydana gelen gözeneklerin hem boyutları ve hem de dikiş içerisindeki miktarı Darbeli CMT kaynak yönteminde elde edilenlere göre daha fazladır. Benzer şekilde nüfuziyet eksikliği hatası da darbeli CMT kaynak yönteminde daha az oluşmaktadır. Diğer bir deyişle Darbeli CMT kaynak yöntemi daha yüksek nüfuziyete sahiptir. Her iki yöntemde de verilen ısı girdisinin artışına bağlı olarak bu hataların oluşumu azalmaktadır. Her iki yöntemde de ısı girdisinin artışı ITAB’da kaynak metaline yakın bölgelerde tane irileşmesine neden olmaktadır. Ancak aynı miktardaki ısı girdisi uygulandığında CMT yönteminde daha fazla tane irileşmesi meydana gelmektedir. Kaynaklı bağlantıların mekanik dayanımları karşılaştırıldığında, Darbeli CMT kaynak yöntemi ile elde edilmiş kaynaklı bağlantıların mekanik özelliklerinin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Gerek daha küçük ebatlı ve daha az kaynak hatası oluşması ve gerekse ITAB’da daha ince tane oluşması, Darbeli CMT kaynak yönteminde elde edilen bağlantıların mekanik dayanımlarının daha yüksek olmasını sağlamıştır.

Keywords

• AA5754, Darbeli CMT işlemi, Mikroyapı, Isıl girdi

References

1. [1] Taban, E., Kaluç, E. 2006. Microstructural and mechanical properties of double-sided MIG, TIG and friction stir welded 5083-H321 aluminium alloy: Kovove Materialy, Cilt. 44, s. 25-33.
2. [2] Yi, J., Cao, S.-f., Li, L.-x., Guo, P.-c., Liu, K.-y. 2015. Effect of welding current on morphology and microstructure of Al alloy T-joint in double-pulsed MIG welding: Trans. Nonferrous Met. Soc. China, Cilt. 25, s. 3204−3211. DOI: 10.1016/S1003-6326(15)63953-X
3. [3] Feng, J., Zhang, H., He, P. 2009. The CMT short-circuiting metal transfer process and its use in thin aluminium sheets welding: Materials and Design, Cilt. 30, s. 1850–1852. DOI: 10.1016/j.matdes.2008.07.015
4. [4] Abouarkoub, A., Thompson, G.E., Zhou, X., Scamans, G. 2015. Microstructure and Corrosion Properties of the Plasma-MIG Welded AA5754 Automotive Alloy: Journal of Minerals and Materials Characterization and Engineering, Cilt. 3, s. 318-325. DOI: 10.4236/jmmce.2015.34034
5. [5] Güngör, B., Kaluç, E., Taban, E., Şık, A. 2014. Mechanical and microstructural properties of robotic Cold Metal Transfer (CMT) welded 5083-H111 and 6082-T651 aluminum alloys: Materials and Design, Cilt. 54, s. 207–211. DOI: 10.1016/j.matdes.2013.08.018
6. [6] Shang, J., Wang, K., Zhou, Q., Zhang, D., Huang, J., Li, G. 2012. Microstructure characteristics and mechanical properties of cold metal transfer welding Mg/Al dissimilar metals: Materials and Design, Cilt. 34, s. 559–565. DOI: 10.1016/j.matdes.2011.05.008
7. [7] 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, Cilt. 99, s. 62-71.
8. [8] Pickin, C.G., Williams, S.W., Lunt, M. 2011. Characterisation of the cold metal transfer (CMT) process and its application for low dilution cladding: Journal of Materials Processing Technology, Cilt. 211, s. 496-502. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2010.11.005

9. [9] Lorenzin, G., Rutili G. 2009. The innovative use of low heat input in welding: Experiences on ‘cladding’ and brazing using the CMT process: Welding International, Cilt. 23, s. 622-632. DOI:10.1080/09507110802543252
10. [10] Tapiola, J., 2017. Cold Metal Transfer Cladding of Wear And Corrosion Resistant Coatings In Engine Applications. Tampere University of Technology, Master of Science Thesis, 38s. Tampere.
11. [11] Fronius, 2014. Cold Metal Transfer. https://www3.fronius.com/cps/rde /xbcr/SID-9E5053B5- 33CBC666/fronius_international/M _06_0001_EN_leaflet_CMT_121_ww w_44211_snapshot.pdf (Erişim Tarihi: 11.10.2017)
12. [12] Sevük, A. 2007. Gazaltı Ark Kaynağında Sorunların Giderilmesi. Kaynak Tekniği Sanayi ve Ticaret A.Ş., İstanbul, 10s.