Joining of Aluminum 6013-T6 Alloyused in Aeronautics by Friction Stir Welding

Year 2014, Volume: 18 Issue: 1, 38 - 47, 06.06.2014

Haşim Kafalı Nuran Ay

Abstract

Aluminum alloys are widely used in aircraft structures especially in the fuselage and wing fairings. For the joining of these structures, the traditional technique of riveting is used. However, riveting increases the structural weight of the aircraft and rivet holes cause stress concentration for the fatigue cracks. In traditional welding techniques, metal is heated up to the melting point for this reason the mechanical behavior of the material deteriorates. In recent years Friction Stir Welding (FSW) has been used as an alternative joining technique. In this study; the weldability by FSW of 6013-T6, an aluminum alloy having an important place in aviation and space industries; the mechanical properties of the material after welding; and the changes in the internal structure have been examined. Along the course of this study, the raw material and the welded material have been tested by microhardness test and tensile test. The discontinuity and defect controls of the welded materials have been achieved by nondestructivetesting methods. And also the changes in the heat values have been observed and then results were interpreted

Keywords

FrictionStirWelding, Aircraft Structure, Tensile Tests, Microstructural Evaluation, AicraftMaintenanceRepair

Havacılıkta Kullanılan 6013-T6 Alüminyum Alaşımının Sürtünme Karıştırma Kaynağıyla Birleştirilmesi

Abstract

Alüminyum alaşımları uçak yapılarında geniş bir kullanım alanı bulmaktadır, özellikle kanat ve gövde kaplamalarında kullanılırlar. Bu yapıların birleştirilmelerinde geleneksel bir teknik olan perçinle birleştirme kullanılır. Fakat perçinleme uçağın yapısal ağırlığını arttırmaktadır ve perçin delikleri yorulma çatlakları için gerilme konsantrasyonu oluşturmaktadır. Geleneksel kaynak tekniklerinde metal ergime noktasına kadar ısıtılmaktadır, bu nedenle de malzemenin mekanik davranışı kötüleşmektedir. Son yıllarda Sürtünme Karıştırma Kaynağı (FSW) alternatif bir birleştirme tekniği olarak kullanılmaya başlamıştır. Bu çalışmada havacılık ve uzay sanayinde önemli bir yere sahip olan alüminyum alaşımlarından 6013-T6'nın FSW ile kaynaklanabilme kabiliyetleri, kaynak yapıldıktan sonraki malzemenin mekanik özellikleri ve içyapıdaki değişiklikler incelenmektedir. Çalışmada ana malzeme ve kaynaklı malzemelere sertlik testi ve çekme testi uygulanmıştır. Kaynaklı malzemelerin, süreksizlik ve hata kontrolleri tahribatsız muayene yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca kaynak esnasında oluşan ısı değerleri ölçülerek sonuçlar yorumlanmıştır.

Keywords

Sürtünme Karıştırma Kaynağı, Uçak Yapısı, Çekme Testi, Mikroyapısal İnceleme, Uçak Bakım Onarım

References

• Anık, S., Anık, E.S. ve Vural, M., 1993. 1OOO soruda kaynak teknolojisi el kitabı cilt I, Birsen Yayınevi, 630s, İstanbul.
• Braun, R., Biallas, G. Donne, C.D. veStaniek, G., 2000.
• Characterisation of mechanical properties and corrosion performance of friction stir welded AA6013 sheet, Materials for Transportation Industry
• EUROMAT’99, 1, (Ed: Winkler, P. ) 150-155. Buha, J., Lumley, R.N. veCrosky, A.G., 2006. Microstructural properties of interrupted aged Al-Mg-Si-Cu alloy,
• Metallurgical and Materials Transactions A, 37A, 3119-3130. and mechanical
• Burford, D.A., Tweedy, B.M. ve Widener, C.A., 2006.
• Influence of shoulder configuration and geometric features on FSW track properties, 6th International Symposium on Friction Stir Welding, October 10-13, Saint-Sauveur, Nr Montréal, Canada. Carbonini, P., Monetta, T., Mitton, D.B., Belluci, F., Mastronardi, P. veScatteia, B. 1997. Degradation behaviour of 6013-T6, 2024-T3 alloys and pure aluminium in different aqueous media, Journal of
• Applied Electrochemistry, 27, 1135-1142.
• Dieter, G. E., 1998.Mechanical metallurgy, McGraw
• Hill Book Co., 632p, London. Eclipse A., 2006. Eclipse Aviation main page, http://www.eclipseaviation.com/eclipse500/gallery
• /images.html (Erişim tarihi:12 .06. 2007)
• Elangovan, K. ve V. Balasubramanian, 2008.
• Influences of post-weld heat treatment on tensile properties of friction stir-welded AA6061 aluminium alloy joints, Materials Characterization, 59, No: 9: 1168-1177.
• Guo, X., 1999. A study of frictionstirwelding on 6061
• T6 aluminumalloy, Master of ScienceThesis, TheUniversity of Texas, El Paso, USA Liu, G., Murr, L.E., Niou, C.S., McClure, J.C. ve Vega, F.R., 19 Microstructural aspects of the friction-stir welding of 6061-T6 aluminium, ScriptaMaterialia, 37, No: 3, 355-361.
• Liu, H.J., et al., 2003. Tensile properties and fracture locations of friction-stir welded joints of 2017-T351 aluminium alloy, Journal of Materials Processing Technology, 142,No: 3, 692-696.
• Messler, R.W., 1993. Joining of advanced materials,
• Reed Publishing Inc., USA. Mishra, R.S. ve Mahoney, M.W., 2007.Friction Stir
• Welding and Processing, ASM International. Moreira, P.M.G.P, de Jesus, A.M.P., Riberio, A.S. ve de Castro, P.M.S.T., 2008. Fatigue crack growth in friction stir welds of 6082-T6 and 6061-T6 aluminium allays: a comparison, Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 50, 81-91.
• Özarpa, C., 2005. Al 5754-H22 Alüminyum
• Alaşımlarının Sürtünme Karıştırma Kaynağı, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Ens, Doktora Tezi, Sakarya. Prado, R.A, Murr, L.E., Shindo, D.J ve Soto, K.F, 2001.
• Tool wear in the friction-stir welding of aluminium alloy ScriptaMaterialia, 45, 75-80. Al2O3:aprelimary study, Rhodes, C.G., Mahoney, M.W., Bingel, W.H., Spurling, R.A. veBampton, C.C., 1997. Effects of friction stir welding on microstructure of 7075 aluminium,
• ScriptaMaterialia, 36, No:1, 69-751. Rodrigues, D.M., Loureiro, A., Leitao, C., Leal, R.M., Chaparro, B.M. veVilaça, P., 2008. Influence of friction stir welding parameters on the microstructural and mechanical properties of AA 6016-T4 thin welds,
• Materials and Design. Schmidt, H.N.B., Dickerson, T.L. veHattel, J.H., 2006.
• Materialflow in buttfrictionstirwelds in AA2024- T3, ActaMaterialia, 54, 1199-1209.
• Shepherd, G.E., 2003. The evaluation of friction stir welded joints on Airbus aircraft wing structure, 4th
• International Symposium on Friction Stir Welding, 14- 16 May, Park City, Utah, USA. Taban, E. ve Kaluç, E., 2005. Alüminyum ve Alüminyum Alaşımlarının Standart Gösterimleri,
• MakineTek. P.178, İstanbul. Talwar, R., Lederich, R., Bolser, D. ve Garcia, A., 2003.
• An innovative, low cost, friction stir welded cargo handling solution for the C-217 globemaster III for reducing manufacturing cost and logistics support, 4th International Symposium on Friction Stir Welding, 14- 16 May, Park City, Utah, USA. Tesch, A., Pippan, R., Trautmann, K.H. veDöker, H., 200 Short cracks initiated in Al6013-T6 with the focused ion beam (FIB)-technology, International
• Journal of Fatigue, 29, 1803-1811.
• Thomas, W.M., Johnson, K.I. veWiesner, C.S., 2003.