اثر تغییر سرعت دوران ابزار بر میکروسختی، استحکام استاتیکی، رفتار خستگی و بررسی نوع واماندگی در جوش نقطه ای اصطکاکی اغتشاشی آلیاژ Al 6061-T6 در نمونه های لبه ای برشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی،تهران، ایران

چکیده

جوش اصطکاکی اغتشاشی نقطه‌ای در آلیاژ Al 6061-T6 بمنظور بررسی تغییر سرعت دوران ابزار جوشکاری در سرعت‌های 500، 750 و 1000 دور بر دقیقه بصورت تجربی تحلیل شده‌است. لذا میکرو سختی، استحکام استاتیکی و رفتار خستگی اتصال در هندسه لبه‌ای برشی تعیین و تحلیل شده‌است. نتایج میکروسختی، تشابه مقدار سختی در نواحی بعد از شانه و تغییرات محسوس در نواحی نزدیک به سوراخ پین و نواحی تحت تاثیر حرارت نشان داده شده است. همچنین با توجه به نتایج آزمایش‌های خستگی و استاتیکی در مقاله حاضر، با افزایش سرعت دوران رفتار اتصال بهتر شده و در نتیجه سرعت دوران 1000 دور بر دقیقه، رفتاری مناسب‌تر از دیگر حالات نشان داده‌است. با مقایسه نتایج خستگی حالات مختلف جوشکاری، در سطح بارهای بالا، در یک سطح بار مشخص، اختلاف عمر حالات مختلف چشم‌گیر است ولی در سطح بارهای پایین، حالات مختلف رفتار مشابه‌تری نشان می‌دهند. دو نوع واماندگی متفاوت در سطوح بار مختلف مشاهده گردید. در سطوح بار بالا واماندگی از نوع جدایش دکمه جوش و در سطوح بار پایین جدایش نهایی در ورق مشاهده گردید. همچنین در سطوح بار میانی با اینکه واماندگی نهایی از نوع برش است ولی رشد ترک در ورق خارج از ناحیه اختلاط نیز اتفاق افتاده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Effect of Rotating Speed of Probe on Micro-Hardness, Tensile Strength, Fatigue Behavior and Failure Mode of Friction Stir Spot Weld of Al 6061-T6 of Lap-shear Specimens

نویسندگان [English]

  • Amir reza Shahani
  • Ali Farrahi
چکیده [English]

The friction stir spot welding of Al 6061-T6 alloy is experimented to determine the behavior of micro-hardness, static tensile strength and fatigue behavior of the lap shear specimens by changing of rotating speed at three different speeds. Micro-hardness results show similarity in the regions far from shoulder indentation region. By the static strength and fatigue results, The optimal behavior of the rotational speed is determined. Therefore, the speed of 1000 rpm shows much better mechanical behavior than the other conditions of this research. The fatigue results of different welding conditions demonstrate, in the same cycles, more divergences in the lower cycles than, the higher ones. Two different failure modes have been observed at different load levels. At high load levels, final failure was nugget pull out. At low load levels, the final failure was as separation from the plate. At medium load levels, although the final failure was similar to high load levels, the growth of the crack in the sheet outside the stir zone, just like low load levels, was also observed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Friction Stir Spot Welding
  • Fatigue
  • Mechanical Behavior
  • Changing of Rotational Speed

مراجع

[1] http://www.twi-global.com/capabilities/joining-technologies/friction-processes/friction-stir-welding/.
[2] R.S. Mishra, Z. Ma, Friction stir welding and processing, Materials Science and Engineering: R: Reports, 50(1) (2005) 1-78.
[3] M.m. release, Mazda develops world’s first aluminum joining technology using friction heat, http://www.mazda.com/ publicity/release/0227e.html>,  (2003).
[4] Y.-C. Lin, J.-J. Liu, B.-Y. Lin, C.-M. Lin, H.-L. Tsai, Effects of process parameters on strength of Mg alloy AZ61 friction stir spot welds, Materials & Design, 35 (2012) 350-357.
[5] Y. Tozaki, Y. Uematsu, K. Tokaji, Effect of processing parameters on static strength of dissimilar friction stir spot welds between different aluminium alloys, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 30(2) (2007) 143-148.
[6] Z. Zhang, X. Yang, J. Zhang, G. Zhou, X. Xu, B. Zou, Effect of welding parameters on microstructure and mechanical properties of friction stir spot welded 5052 aluminum alloy, Materials & Design, 32(8) (2011) 4461-4470.
[7] H. Rao, W. Yuan, H. Badarinarayan, Effect of process parameters on mechanical properties of friction stir spot welded magnesium to aluminum alloys, Materials & Design (1980-2015), 66 (2015) 235-245.
[8] S. Bozzi, A. Helbert-Etter, T. Baudin, V. Klosek, J. Kerbiguet, B. Criqui, Influence of FSSW parameters on fracture mechanisms of 5182 aluminium welds, Journal of Materials Processing Technology, 210(11) (2010) 1429-1435.
[9] M. Merzoug, M. Mazari, L. Berrahal, A. Imad, Parametric studies of the process of friction spot stir welding of aluminium 6060-T5 alloys, Materials & Design, 31(6) (2010) 3023-3028.
[10] S. Chowdhury, D. Chen, S. Bhole, X. Cao, P. Wanjara, Lap shear strength and fatigue life of friction stir spot welded AZ31 magnesium and 5754 aluminum alloys, Materials Science and Engineering: A, 556 (2012) 500-509.
[11] S. Chowdhury, D. Chen, S. Bhole, X. Cao, P. Wanjara, Lap shear strength and fatigue behavior of friction stir spot welded dissimilar magnesium-to-aluminum joints with adhesive, Materials Science and Engineering: A, 562 (2013) 53-60.
[12] Z. Shen, X. Yang, S. Yang, Z. Zhang, Y. Yin, Microstructure and mechanical properties of friction spot welded 6061-T4 aluminum alloy, Materials & Design (1980-2015), 54 (2014) 766-778.
[13] J. Chi-Sung, H. Sung-Tae, K. Yong-Jai, C. Hoon-Hwe, H.N. Han, Material properties of friction stir spot welded joints of dissimilar aluminum alloys, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 22 (2012) s605-s613.
[14] Y.-C. Lin, J.-N. Chen, Influence of process parameters on friction stir spot welded aluminum joints by various threaded tools, Journal of Materials Processing Technology, 225 (2015) 347-356.
[15] Y. Uematsu, K. Tokaji, Y. Tozaki, T. Kurita, S. Murata, Effect of re-filling probe hole on tensile failure and fatigue behaviour of friction stir spot welded joints in Al–Mg–Si alloy, International Journal of Fatigue, 30(10) (2008) 1956-1966.
[16] S. Venukumar, S. Muthukumaran, S.G. Yalagi, S.V. Kailas, Failure modes and fatigue behavior of conventional and refilled friction stir spot welds in AA 6061-T6 sheets, International Journal of Fatigue, 61 (2014) 93-100.
[17] S. Venukumar, B. Baby, S. Muthukumaran, S.V. Kailas, Microstructural and Mechanical Properties of Walking Friction Stir Spot Welded AA 6061-T6 Sheets, Procedia Materials Science, 6 (2014) 656-665.
[18] Y. Uematsu, K. Tokaji, Y. Tozaki, Y. Nakashimac, Fatigue behaviour of dissimilar friction stir spot weld between A6061 and SPCC welded by a scrolled groove shoulder tool, Procedia Engineering, 2(1) (2010) 193-201.
[19] Y. Uematsu, T. Kakiuchi, Y. Tozaki, Fatigue behavior of dissimilar friction stir spot welds between A6061 and AZ31 fabricated by a scroll grooved tool without probe, in:  Proceedings of the 1st International Joint Symposium on Joining and Welding: Osaka, Japan, 6-8 November 2013, Woodhead Publishing, 2014, pp. 213.
[20] P.-C. Lin, Z.-M. Su, R.-Y. He, Z.-L. Lin, Failure modes and fatigue life estimations of spot friction welds in cross-tension specimens of aluminum 6061-T6 sheets, International Journal of Fatigue, 38 (2012) 25-35.
[21] D.-A. Wang, C.-H. Chen, Fatigue lives of friction stir spot welds in aluminum 6061-T6 sheets, journal of materials processing technology, 209(1) (2009) 367-375.
[22] A.H. Ertas, F.O. Sonmez, A parametric study on fatigue strength of spot‐weld joints, Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 31(9) (2008) 766-776.
[23] S. Mirsalehi, A. Kokabi, Fatigue life estimation of spot welds using a crack propagation-based method with consideration of residual stresses effect, Materials Science and Engineering: A, 527(23) (2010) 6359-6363.
[24] S.R. Ahmadi, S. Hassanifard, M.M. Pour, Fatigue life prediction of friction stir spot welds based on cyclic strain range with hardness distribution and finite element analysis, Acta Mechanica, 223(4) (2012) 829-839.
[25] Handbook, Vol2: Properties and Selection: Nonferrous alloys and special-purpose materials, ASM International, Materials, Park, OH,  (1990).
[26] Handbook, Vol 4: Heat treating, ASM International, Materials Park, OH,  (1991).
[27] Standard, BS EN ISO 14273: Specimen dimensions and procedure for shear testing resistance spot, seam and embossed projection welds, in, London, 2001.
[28] Standard, in:  BS/EN/ ISO 14324: Resistance spot welding-Destructive tests of welds-Method for fatigue testing of spot welded joints, British Standard, 2003.
[29] Standard, ASTM E384, Standard Test Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials, ASTM International, West Conshohocken, PA,  (2000).
[30] Handbook, Vol 9: Metallography and Microstructures, ASM International, Materials Park, OH,  (2004).
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 51، شماره 3
مرداد و شهریور 1398
صفحه 31-40

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار