Investigation of Effect of TIG Welding Process on Mechanical Behavior of 5xxx Series Aluminum Alloys

Abstract

Pressurized aluminum bulk trailers are subject to the 2014/68/EC pressure vessels regulation defined by European Union standards in road transport. 5xxx series aluminum materials are used in the production of silobases. In this study, 5186 H111, 5083 H111 and 5182 H111 series aluminum used in pressure bulk tankers were joined together or with each other by TIG welding method. Tensile test was performed on welded and unwelded samples and their mechanical properties were compared. The microstructure of the regions under the influence of welding and heat (ITAB) of the welded samples was evaluated by electron microscopy. In addition, the weld areas of the welded samples were examined by radiographic (x-ray) examination method. According to the results, no gaps, cracks or discontinuities were found in the microstructure resulting from the welding process in both radiographic examination and optical microscope imaging. However, it was observed for all aluminum components that welded samples showed lower tensile and yield strengths than unwelded samples. Again, the decrease in percent elongation of welded samples compared to unwelded samples is quite evident.

Keywords

• TIG welding
• 5xxx series
• Aluminum Alloys
• Tensile Test
• Microstructure

5xxx Serisi Alüminyum Alaşımları için TIG Kaynak İşleminin Mekanik Davranışlarına Olan Etkisinin İncelenmesi

Öz

Basınçlı alüminyum silobaslar, kara yolu taşımacılığında Avrupa birliği standartlarının tanımladığı 2014/68/EC basınçlı kaplar yönetmeliğine tabidir. Silobasların üretimde 5xxx serisi alüminyum malzemeleri kullanılmaktadır. Bu çalışmada basınçlı silobas tankerlerde kullanılan 5186 H111, 5083 H111 ve 5182 H111 serisi alüminyumlar, kendi aralarında veya birbirleriyle olacak şekilde TIG kaynak yöntemi ile birleştirilmiştir. Kaynaklı ve kaynaksız numunelerden çekme testi yapılarak mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır. Kaynaklı numunelerin kaynak ve ısı tesiri altında kalan bölgelerinin (ITAB) mikro yapısı elektron mikroskobu ile değerlendirilmiştir. Ayrıca, kaynaklı numunelerin kaynak bölgeleri radyografik (röntgen) muayene yöntemi ile incelenmiştir. Sonuçlara göre hem radyografik muayene hem de optik mikroskop görüntülemelerinde kaynak işleminden kaynaklı mikroyapı içerisinde boşluk, çatlak veya süreksizliklere rastlanılmamıştır. Ancak, kaynaklı numunelerin kaynaksız numunelere göre daha düşük çekme ve akma dayanımı gösterdiği tüm alüminyum bileşenleri için görülmüştür. Yine kaynaklı numunelerin kaynaksız numunelere göre yüzde uzamalarındaki düşüş oldukça belirgindir.

Anahtar Kelimeler

• TIG kaynağı
• 5xxx serisi
• Alüminyum alaşımları
• Çekme testi
• Mikroyapı

References

1. 2014/68/UE (PED) and implementation of the Quality Management System ISO 9001: 2015’.
2. T. A. BAŞER, ‘Alüminyum alaşımları ve otomotiv endüstrisinde kullanımı’, Mühendis Ve Makina, pp. 51–58, 2013.
3. S. Shanavas and J. E. R. Dhas, ‘Weldability of AA 5052 H32 aluminium alloy by TIG welding and FSW process–a comparative study’, in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017, vol. 247, no. 1, p. 012016.
4. L. Singh, R. Singh, N. K. Singh, D. Singh, and P. Singh, ‘An evaluation of TIG welding parametric influence on tensile strength of 5083 aluminium alloy’, Int J Mech Aerosp. Ind Mechatron. Eng, vol. 7, no. 11, pp. 1262–1265, 2013.
5. A. B. BAŞYİĞİT, ‘Alüminyum Esaslı Taşıt Jantlarının TIG Kaynak Yöntemi ile Tamiri Sonrası Kaynak Bölgesinin Mekanik ve Mikroyapısal Özelliklerinin İncelenmesi’, Int. J. Eng. Res. Dev., vol. 12, no. 2, pp. 388–395, 2020.
6. A. Karadağ, ‘Alüminyum alaşımlarının TIG kaynağında kaynak parametrilerinin dikiş geometrisine ve mekanik özelliklere etkisi’, 2011.
7. J. Yan, M. Gao, and X. Zeng, ‘Study on microstructure and mechanical properties of 304 stainless steel joints by TIG, laser and laser-TIG hybrid welding’, Opt. Lasers Eng., vol. 48, no. 4, pp. 512–517, 2010.
8. F. E. Buğan, E. E. Göktepe, T. ALTIPARMAK, and D. Erhan, ‘Comparison of Mechanical Properties of Welded and Non-Welded Steels Used in Tankers with ADR’, Avrupa Bilim Ve Teknol. Derg., no. 34, pp. 531–536, 2022.

9. A. Kumar and S. Sundarrajan, ‘Optimization of pulsed TIG welding process parameters on mechanical properties of AA 5456 Aluminum alloy weldments’, Mater. Des., vol. 30, no. 4, pp. 1288–1297, 2009.