A Study Into Effects of Different Parameters on Mechanical Properties in Friction Stir Welding of AA 2024 Aluminium Alloy

Abstract

In this study AA2024 alloy, which is used especially in aircraft body, wings and automotive industry due to its lightness, workable aspect, high corrosion resistance and durability, was welded with stir friction method, and fatigue, hardness, bending and tension experiments of the joints obtained were conducted. Welding progress speed of the 4 mm thick sheets and stir tool rotation were determined to be the variable parameters. These parameters were taken as 20 mm shoulder width, 1000 rpm traverse speed, 1500 rpm, 2500 rpm and the progress speed was taken as 120 mm/min and 200 mm/min.

Keywords

• Friction stir welding (FSW), Aluminium alloys, AA2024, Mechanical properties, Bending fatigue.

AA2024 Alüminyum Alaşımının Sürtünme Karıştırma Kaynağında Farklı Parametrelerin Mekanik Özelliklere Etkisinin İncelenmesi

Öz

Bu çalışmada, genel özelliği hafifliği, işlenebilirliği, yüksek korozyon dayancı, yüksek dayanıma sahip olmasından dolayı kullanım alanı olarak özellikle uçak gövdelerinde ve kanatlarda ve otomotiv endüstrilerinde kullanılan AA2024 alaşımı sürtünme karıştırma kaynağı yöntemi ile birleştirilerek, oluşan bağlantıların yorulma, sertlik, eğme ve çekme deneyleri incelenmiştir. 4 mm kalınlığındaki levhaların kaynak esnasında kaynak ilerleme hızı ve karıştırıcı ucun dönme devri değişken parametreler olarak belirlenmiştir. Bu parametreler; 20 mm omuz genişliği, devir sayısı 1000 dev/dak, 1500 dev/dak, 2500 dev/dak ve ilerleme hızları 120 mm/dak ve 200 mm/ dak olarak alınmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Sürtünme karıştırma kaynağı (SKK), Alüminyum alaşımları, AA2024, Mekanik özellikler, Eğme yorulması.

References

1. Çam, G. 2003. “Sürtünme karıştırma kaynağında kullanılan takımlardaki gelişmeler”,TMMOB Makine Mühendisleri Odası “Kaynak Teknolojisi IV. Ulusal Kongre ve Sergisi”. 47-62. Kocaeli.
2. Çam, G. 2005. “Sürtünme karıştırma kaynağı (SKK): alalaşımları için geliştirilmiş yeni bir kaynak teknolojisi”, Mühendis ve Makine. (46), 541.
3. Dawes, C.J. 1995. An introduction to friction stir welding and ıts development, Weld. Met. Fabr. 63 (1), 13-16.
4. Dawes, C.J. 1999. “Friction stir welding”, The Welding Institute, Abington Hall, Cambridge Adapte For TALAT by Roy Woodward, Birmingham and Christian Leroy, EAA.
5. Fersini, D. and Pirondi, A. 2007. “Fatigue behaviour of Al2024-T3 friction stir welded lap joints”, Engineering Fracture Mechanics, Volume: (74), 468-480.
6. Hülya, D., Pınar, A. M., Akgün, S., K. ve Şahin, S. 2009. “Sürtünme karıştırma kaynağı ile iki farklı alüminyum alaşımının birleştirilmesi”, Uluslar arası Kaynak Teknolojileri Konferansı’09, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi. 11-13 Haziran.
7. Kaluç, E. ve Bozduman, B. 1998. “Sürtünen eleman ile birleştirme kaynak yöntemi”, Makine Magazin, Sayı: 27, Temmuz, Kocaeli.
8. Kurt, A., Boz, M. ve Özdemir, M. 2004. “Sürtünme Karıştırma Kaynağında Kaynak Hızının Birleşebilirliğe Etkisi”, Gazi Üniv., Müh. Mim. Fak. 19 (2), 191-197.

9. Külekçi, M. K. 2003. “Mechanical properties of friction stirwelded joints of AlCu4SiMg aluminium alloy”, Kov Mater. 41 (2), 97–102.
10. Külekçi, M. K. ve Şık, A. 2003. “Sürtünme karıştırma kaynağı ile alüminyum alaşımı levhaların birleştirilmesi ve elde edilen kaynaklı bağlantıların özellikleri”, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 7.3 : 70–75. Isparta.
11. Külekçi, M. ve Şık, A. 2006. “Effects of tool rotation and traverse speed on fatigue properties of friction stir welded AA1050-H18 aluminium alloy”, Archives of Metallurgy and Materials, 51 (2), 213–216.
12. Külekçi, M.K., Şık, A., Kaluç, E., 2008. “Effects of tool rotation and pin diameter on fatigue properties of friction stir welded lap joints”, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 36/9, 877-882.
13. Lee, W.B., Yeon, Y. M. and Jung, S. B. 2003. “Evalution of the microstructure and mechanical properties of friction stir welded 6005 aluminum alloy”, Materials Science and Tech. (19), 513-518.
14. Lockwood, W.D. and Reynolds, A.P. 2003. “Simulation of the global response of a friction stir weld using local constitutive behavior”, Materials Science&Engineering. A339. 35–42.
15. Meran, C. 2008. “Sürtünme Karıştırma Kaynağı İçin Takım Tutucu Tasarımı” Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. 23 (3), 671-679.
16. Mishra, R.S. and Ma, Z.Y. 2005. “Friction stir welding and processing”, Materials Science and Engineering R. (50), 1-78.
17. PeeM, Steuwer, A., Freuss, M. and Withers, P.J. 2003. “Microstructure, mechanical properties and residual stresses as a function of welding speed in aluminium AA5083 friction stir welds”, Acta Materialia. (51), 4791- 4801.
18. Şık, A. 2002. “Otomobil saclarının MIG/MAG kaynağında gaz karışımlarının bağlantının mekanik özelliklerine etkisi”, Gazi Üni., Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi.
19. Şık, A. 2005. “Sürtünme karıştırma kaynağı ile birleştirilen alüminyum levhaların eğme ve yorulma özelliklerinin incelenmesi” SAÜ., Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi. 9/ 2.
20. Şık, A. 2006. “Sürtünme Karıştırma Kaynağı ile Yapılan Alüminyum Kaynağında Kaynak Bölgesinin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi” Gazi Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, Politeknik Dergisi. 9/2.
21. Thomas, W. M., Treadgill, P. L. and Nicholas, E. D. 1999. “Feasibility of friction stir welding steel, Science and Technology of Welding and Joining”. 4 (6), 365- 372.
22. Thomas, W.M. 1998. “Friction stir welding and related friction process characteristics”, 7th International Conference on Joints in Alüminium, USA.
23. Von Strombeck, A., Dos Santos, J.F., Torster, F., Laureano, P. and Koçak, M. 1999. “Fracture toughness behaviour of FSW joints in aluminium alloys”, Proclaim of the 1st International Symposium On Friction Stir Welding, USA.
24. Vural, M., Ogur, A., Cam, G. and Ozarpa, C. 2007. “On the friction stir welding of aluminium alloys EN AW 2024-0 and EN AW 5754-H22”, Archives of Materials Sience and Engineering Volume: 28, Issue: 1, pp: 49-54.
25. Williams, S. W. 2001. “Welding airframes using friction stir”, Air Space Eur, 3, pp. 64-66.