Investigation of Mechanical Properties of Brass (CuZn30) Plates Joined by Friction Stir Welding Technique

Abstract

In this study, friction stir welding at different welding parameters was applied to brass plates. The welding tool is made of H13 hot work tool steel. The mechanical properties of the combined materials were determined by the tensile test and micro hardness tests. The main metal zone, thermo-mechanically affected zone (TMAZ), heat affected zone (HAZ) and mixing zones were obtained in the front section of the weld sample. EDS analysis and SEM images were taken for microstructure characterization. Tool rotation speed and feed rate were selected as variable parameters during welding. As a result of the variability of the parameters during welding, it has been determined that the variable heat amount and material flow in the stirring zone vary in the mechanical properties of the welded material.

Sürtünme Karıştırma Kaynak Tekniği ile Birleştirilen Pirinç (CuZn63) Levhaların Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada pirinç levhalar farklı kaynak parametreleri kullanılarak sürtünme karıştırma kaynak tekniği ile birleştirilmiştir. Kaynak takımı H13 sıcak iş takım çeliğinden imal edilmiştir. Yapılan birleştirmelerin mekanik özellikleri çekme deneyi ve mikro sertlik deneyleriyle belirlenmiştir. Kaynak yapılan numunelerden alınan alın kesit üzerinde ana metal bölgesi, termomekanik olarak etkilenen bölge (TMEB), ısıdan etkilenen bölge (HAZ) ve karıştırma bölgeleri elde edilmiştir. Mikroyapı karakterizasyonu için EDS analizi ve SEM görüntüleri alınmıştır. Kaynak esnasındaki takım dönme hızı ve kaynak ilerleme hızlarına bağlı olarak kaynak bölgesindeki değişken ısı miktarı, malzeme akışının değişkenlik gösterdiğinden dolayı mekanik özelliklerinde değişkenlik gösterdiği tespit edilmiştir.

Keywords

• Sürtünme karıştırma kaynağı
• pirinç malzeme
• mekanik özellikler
• EDS analiz

References

1. Reference1 Thomas, W.M., Nicholas, E.D., Friction Stir Welding for the Transportion Industries, Materials Design, 1997, 18, 269-289.
2. Reference2 Cavaliere, P., Nobile, R., Panella, F.W., Squillace, A., Mechanical and Microstructural Behaviour of Aluminiumalloy Sheets Joined by Friction Stir Welding, International Journal Machine Tools Manufacture, 2006, 46, 588-594.
3. Reference3 Dorbane, A., Ayoub, G., Imad, A., Mansoor, B., Friction Stir Weldnig of AZ31B Magnesium Alloy wirh 6061-T6 Aluminum Alloy: Influence of Processing Parameters on Microstructure and Mechanical Properties, Friction stir welding and Processing, 2015, 7, 259-266. Reference4 Lauro, A., Friction Stir Welding of Titanium Alloys, Journal Welding International, 2012, 26, 8-21.
4. Reference5 Nakata, K., Friction stir welding of copper and copper alloys, Journal Welding International, 2005, 19 (12), 929-933.
5. Reference6 Al-Moussawi, M., Smith, A.J., Defects in Friction Stir Welding of Steel, Metallography, Microstructure and Analysis, 2018, 7, 194-202.
6. Reference7 Khan, Z., Friction Stir Welding of Austenitic Stainless Steel: A Study on Microstructure and Effect of Parameters on Tensile Strength, Materials Today Proceedings, 2015, 2, 1388-1397.
7. Reference8 Geçmen, İ,, Çatalgöl, Z., Bilici, M.K., Effect of welding parameters on mechanical properties and microstructure of friction stir welded brass joints, Matériaux & Techniques, 2018, 106, 606-617.
8. Reference9 Bilici, M.K., Kurt, B., Kurt, H., Friction Stir Welded of High Density Polyethylene Sheets, Journal of Scientific and Engineering Research, 2017, 4 (9), 363-370.

9. Reference10 Barlas, Z., Uzun, H., Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Butt welded Dissimilar Cu/Cuzn30 sheets, Journal Achieve Materials Manufacture Engineering, 2008, 30, 182-189.
10. Reference11 Abdollah, Z.A., Saeid, T., Sazgari, B., Microstructural and Mechanical Properties of Friction Stir Welded Aluminum/ Copper Lap Joints, Journal Alloy Composite, 2008, 460 (1–2) 535-538.
11. Reference12 Wu, P., Deng, Y., Fan, S., Ji, H., Zhang, X., A study on Dissimilar Friction Stir Welded between the Al-Li-Cu and the Al-Zn-Mg-Cu alloys, Materials, 2018, 11 (7), 1132-1145.
12. Reference13 Meran, C. Pirinç Malzemelerin Kaynak Edilebilirliği ve Uygun Kaynak Parametrelerinin Tespiti. Doktora Tezi, Pamukkale Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2001.
13. Reference14 Meran, C., Yüksel, M., Könıg, R., CuZn37 Pirinç Malzemesinin Kaynak Edilebilirliği, Kaynak Teknolojileri II. Ulusal Kongresi, 1999, 199-203.
14. Reference15 Serindağ, H.T., Pirinç Levhaların Sürtünme Karıştırma Kaynağı Yöntemiyle Alın Kaynağı ve Mekanik Özelliklerin İncelenmesi. Yüksek Lisan Tezi, Mustafa Kemal Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006.
15. Reference16 Şentürk, B.S., Pirinç Alaşımlarının Ekstrüzyonunda Meydana Gelen Üretim Hatalarının Tespiti, Nedenleri ve Çözüm Yolları. Yüksek Lisans Tezi, 2007.
16. Reference17 Meran, C., Yüksel, M., Gülsöz, A., Şekercioğlu, T., Welding problems with thin brass plates and tungsten inert gas pulse welding, Science and Technology of Welding & Joining 2004, 9(2):131-137.
17. Reference18 Xie, G.M., Ma, Z.Y., Geng, L., Effects of Friction Stir Welding Parameters on Microstructures and Mechanical Properties of Brass Joints, Materials Transactions, 2008, 49, 7, 1698-1701.
18. Reference19 Çam, G., Serindağ, H.T., Çakan, A., Mistikoğlu, S.,Yavuz, H., The Effect of Weld Parameters on Friction Stir Welding of Brass Plates. Mat.-wiss. u. Werkstofftech. Journal, 2008, 39 (6), 394-399.
19. Reference20 Mishra, R.S., Ma, Z., Friction Stir Welding and Processing, Materials Science and Engineering, 2005, 50, 1–78.
20. Reference21 ASTM E8 / E8M-09 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2009.
21. Reference22 TS EN ISO 6507-1 Metalik malzemeler - Vickers sertlik deneyi - Bölüm 1: Deney metodu. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, Türkiye, 2007.
22. Reference23 Aras, Ü.G.H. Borlu Aktif Belit Çimentolu Betonların Taramalı Elektro mikroskop (SEM) ve XRD Işınlarıyla Analizi. Yüksek Lisan Tezi, Atatürk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2011.