Sürtünme Karıştırma Nokta Kaynağı ile Farklı Parametrelerde Kaynak Edilen AA5182/AA7075 Alaşım Çiftlerinin Mekanik ve Mikroyapılarının İncelenmesi

Abstract

Çalışmada, 1000, 1750 ve 2700 d/d devir, 6 ve 12 saniye sürtünme süreleri, konik helisel ve üçgen karıştırıcı uçlar kullanılarak sürtünme karıştırma nokta kaynak (SKNK) tekniği ile AA5182/AA7075 alüminyum alaşım çiftlerinin kaynakları yapılmıştır. Farklı parametrelerde kaynakları yapılan alaşım çiftlerinin, parametrelerinin birleşimleri üzerindeki etkilerini belirlemek için mikroyapı analizler ve mekanik testler yapılmıştır. Bu amaçla kaynak bölgelerinde oluşan mikroyapısal görüntüler alınmıştır. Bu görüntülerde karıştırıcı uçların alaşım çiftlerinin homojen bir birleşim için önemli bir faktör oldukları görülmüştür. Özelikle konik helisel uç ’un kullanıldığı kaynaklarda, kaynak birleşim bölgesinde malzeme akışı daha düzgün olduğu görülmüştür. Mekanik testler için ise öncelikle sertlik ölçümler alınmıştır. Alınan ölçümlerde üçgen karıştırıcı uç ‘un kullanıldığı kaynaklarda konik helisel uçlara göre daha yüksek sertlik değerler ölçülmüştür. Son olarak kaynaklı numuneler çekme yüküne tabi tutulmuştur. Sonuç olarak, konik helisel uç ‘un 2700 d/d devirde ve 12 saniye sürtünme süresinde yapılan birleştirmelerinin ara kesitinde alınan numunenin mikroyapı görüntüsünde daha düzgün bir birleşmenin olduğu ve bunun sonucunda çekme testlerinde de en iyi sonuçlar elde edildiği görülmüştür.

Keywords

• AA5281
• AA7075
• Çekme deneyi
• Konik helisel uç
• SKNK

Investigation of Mechanical and Microstructure of AA5182/AA7075 Alloy Pairs Welded in Different Parameters by Friction Stir Spot Welding

Abstract

In this study, AA5182/AA7075 aluminum alloy pairs were welded by friction stir spot welding (FSSW) technique using 1000, 1750 and 2700 rpm, stirrer times of 6 and 12 seconds and conical helical and triangular stirrer tips. Microstructural analyzes and mechanical tests were carried out to determine the effects of alloy pairs welded in different parameters on their joints. For this purpose, microstructural images formed in the welding zones were taken. In these images, it was seen that the alloy pairs of the stirrer tips were an important factor for a homogeneous joint. It was observed that the material flow was more uniform in the weld joint area, especially in welds where the conical helical tip is used. For mechanical tests, hardness measurements were taken first. In the measurements taken, higher hardness values were measured in the welds where the triangular stirrer tip was used, compared to the conical helical tips. Finally, the welded samples were subjected to tensile loads. As a result, it was seen that there was a smoother union in the microstructure image of the sample taken at the intersection of the conical helical tip's joints made at 2700 rpm and 12 seconds stirrer time, and as a result, the best results were obtained in the tensile tests.

Keywords

• AA5281
• AA7075
• conical helical stirrer
• FSSW
• Tensile test

References

1. Awang, M., Ismail, A. and Zaman, M. A. K. (2016). Effect of process parameters on the strength of swept friction stir spot-welded plates. Advanced Structured Materials, 61(May), 105–110. https://doi.org/10.1007/978-981-10-1082-8_11
2. Colmenero, A. N., Orozco, M. S., Macías, E. J., Fernández, J. B., Muro, J. C. S. D., Fals, H. C. and Roca, A. S. (2019). Optimization of friction stir spot welding process parameters for Al-Cu dissimilar joints using the energy of the vibration signals. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 100(9–12), 2795–2802. https://doi.org/10.1007/s00170-018-2779-y
3. Çetkin, E. (2018). TIG, MIG ve FSW yöntemleri kullanılarak birleştirilen AA7075/AA5182 kaynaklı bağlantıların mikroyapı ve mekanik özeliklerinin belirlenmesi. Doktora tezi, Batman üniversitesi Fen bilimleri enstitüsü, Batman.
4. Ding, Y., Shen, Z. and Gerlich, A. P. (2017). Refill friction stir spot welding of dissimilar aluminium alloy and AlSi coated steel. Journal of Manufacturing Processes, 30, 353–360. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2017.10.006
5. Ekinci, Ö. (2021). Sürtünme karıştırma nokta kaynağı ile birleştirilen 7075 Al ve AZ91 Mg alaşımlarının mikroyapı ve mekanik özelliklerinin araştırılması. Doktora tezi, Bingöl Üniversitesi Fen bilimleri enstitüsü, Bingöl.
6. Fereiduni, E., Movahedi, M., and Kokabi, A. H. (2015). Aluminium/steel joints made by an alternative friction stir spot welding process. Journal of Materials Processing Technology, 224, 1–10. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2015.04.028
7. Kaçar, R., Ertek EMRE, H., Demir, H. ve Gündüz, S., (2011) Al-Cu-Al malzeme çiftinin sürtünme karıştırma nokta kaynak kabiliyeti. Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., Cilt 26, No 2, 349-357.
8. Kim, J. R., Ahn, E. Y., Das, H., Jeong, Y. H., Hong, S. T., Miles, M., & Lee, K. J. (2017). Effect of tool geometry and process parameters on mechanical properties of friction stir spot welded dissimilar aluminium alloys. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing, 18(3), 445–452. https://doi.org/10.1007/s12541-017-0053-0

9. Kubit, A., Kluz, R., Trzepieciński, T., Wydrzyński, D. and Bochnowski, W., (2018) Analysis of the mechanical properties and of micrographs of refill friction stir spot welded 7075-T6 aluminium sheets. Archives of Civil and Mechanical Engineering, Vol. 18, Issue 1, 235 – 244.https://doi.org/10.1016/j.acme.2017.07.00.
10. Li, Z., Yue, Y., Ji, S., Peng, C. and Wang, L. (2016). Optimal design of thread geometry and its performance in friction stir spot welding. Materials and Design, 94, 368–376. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.01.081
11. Li, W.Y., Chu, Q., Yang, X.W., Shen, J.J., Vairis, A. and Wang, W.B., (2018) Microstructure and morphology evolution of probeless friction stir spot welded joints of aluminum alloy. Journal of Materials Processing Technology http://dx.doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.09.003
12. Reimann, M., Goebel, J., Gartner, T. M. and dos Santos, J. F. (2017). Refilling termination hole in AA 2198–T851 by refill friction stir spot welding. Journal of Materials Processing Technology, 245, 157–166. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.02.025
13. Siddharth, S. and Senthilkumar, T., (2018) Development of friction stir spot welding windows for dissimilar Al5086/C10100 spot joints. Materials Today: Proceedings, 5, 6550–6559.
14. Sudag, M. and Evran, A. (2014). Estimation of Friction Stir Spot Welded Aluminium Alloy’s Tensile Strength with the Method of Multiple Regression Analysis. July 2015.
15. Tier, M. D., Rosendo, T. S., Mazzaferro, J. A., Mazzaferro, C. P., dos Santos, J. F. and Strohaecker, T. R. (2017). The weld interface for friction spot welded 5052 aluminium alloy. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 90(1–4), 267–276. https://doi.org/10.1007/s00170-016-9370-1.
16. Ouyang, J., Yarrapareddy, E. and Kovacevic, R. (2006). Microstructural evolution in the friction stir welded 6061 aluminium alloy (T6-temper condition) to copper. Journal of Materials Processing Technology, 172(1), 110–122. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2005.09.013
17. Yuan, W., Mishra, R.S., Carlson, B., Verma, R. and Mishra R.K., (2012) Material flow and microstructural evolution during friction stir spot welding of AZ31 magnesium alloy. Mater Sci Eng A 2012; 543:200–9.