Cấu Trúc Vĩ Mô và Phân Bổ Ứng Suất Dưới Tác Động của Tốc Độ Hàn Trong Hàn Tụ Friction Stirr 2024 Aluminum Alloy

Metallurgical and Materials Transactions B - Tập 47 - Trang 2048-2062 - 2016
Danial Ghahremani Moghadam1, Khalil Farhangdoost1, Reza Masoudi Nejad1
1Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

Tóm tắt

Quá trình hàn tụ ma sát được thực hiện trên các tấm dày 8 mm làm từ hợp kim nhôm AA2024-T351 với tốc độ di chuyển của dụng cụ từ 8 đến 31,5 mm/phút và tốc độ quay của dụng cụ từ 400 đến 800 vòng/phút. Các phân tích vi kim và các thử nghiệm cơ học bao gồm độ cứng, độ bền kéo, ứng suất dư và độ dẻo khi gãy đã được tiến hành để đánh giá các thuộc tính vi cấu trúc và cơ học của mối hàn tùy theo các thông số quá trình. Mô phỏng phần tử hữu hạn cho quá trình FSW cũng được thực hiện bằng cách sử dụng mô hình nhiệt. Kết quả thử nghiệm độ cứng cho thấy rằng việc tăng tốc độ quay hoặc giảm tốc độ di chuyển của dụng cụ sẽ dẫn đến sự giảm độ cứng của vùng hàn. Các thuộc tính bền kéo tốt nhất đạt được ở tỷ lệ tốc độ quay/tốc độ di chuyển từ 20 đến 32. Ngoài ra, các hồ sơ ứng suất dư dọc đã được đánh giá bằng phương pháp nhiễu xạ tia X. Kết quả số và thực nghiệm cho thấy rằng việc tăng tốc độ di chuyển hoặc tốc độ quay sẽ làm tăng ứng suất dư của vùng hàn. Từ kết quả về độ dẻo khi gãy, điều này cho thấy rằng quá trình hàn làm giảm độ dẻo khi gãy của mối hàn từ 18 đến 49% so với kim loại nền.

Từ khóa

#Hàn tụ ma sát #hợp kim nhôm #ứng suất dư #độ cứng #độ bền kéo #độ dẻo khi gãy.

Tài liệu tham khảo

[1] G. D’Urso, C. Giardini, S. Lorenzi, and T. Pastore, Journal of Materials Processing Technology, vol. 214, pp. 2075-2084, 2014. [2] Z. Zhang, B. L. Xiao, and Z. Y. Ma, Journal of Materials Science, vol. 47, pp. 4075-4086, 2012. [3] A. Cirello, G. Buffa, L. Fratini, and S. Pasta, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol. 220, pp. 805-811, 2006. [4] I. Radisavljevic, A. Zivkovic, N. Radovic, and V. Grabulov, Transactions of Nonferrous Metals Society of China, vol. 23, pp. 3525-3539, 2013. L. Dubourg, M. Jahazi, F. Gagnon, F. Nadeau, and L. St-Georges: Proceedings of the 6th International Symposium on Friction StirWelding, Saint Sauveur, Quebec, 2006. [6] M. Peel, A. Steuwer, M. Preuss, and P. J. Withers, Acta Materialia, vol. 51, pp. 4791-4801, 2003. [7] L. Fratini and B. Zuccarello, International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 46, pp. 611-619, 2006. [8] W. Xu, J. Liu, and H. Zhu, Materials & Design, vol. 32, pp. 2000-2005, 2011. [9] X. X. Zhang, D. R. Ni, B. L. Xiao, H. Andrä, W. M. Gan, M. Hofmann, et al., Acta Materialia, vol. 87, pp. 161-173, 2015. 10.R. MasoudiNejad, K Farhangdoost, M. Shariati, Engineering Failure Analysis, 52: 75-89, 2015. 11.RM Nejad, M. Shariati, K. Farhangdoost, Tribology International, vol. 94, pp. 118-125, 2016. [12] Z. Zhang and H. W. Zhang, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 37, pp. 279-293, 2008. [13] Z. Zhang and H. W. Zhang, Journal of Materials Processing Technology, vol. 209, pp. 241-270, 2009. [14] Z. Zhang and H. W. Zhang, Materials & Design, vol. 30, pp. 900-907, 2009. [15] M. Grujicic, T. He, G. Arakere, H. V. Yalavarthy, C.-F. Yen, and B. A. Cheeseman, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol. 224, pp. 609-625, 2010. [16] M. K. Kulekci, I. Sevim, and U. Esme, Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 21, pp. 1260-1265, 2012. [17] M. A. Sutton, A. P. Reynolds, B. Yang, and R. Taylor, Materials Science and Engineering: A, vol. 354, pp. 6-16, 2003. 18.H. JamshidiAval, S. Serajzadeh, and A. H. Kokabi, Journal of Materials Science, vol. 46, pp. 3258-3268, 2011. [19] T. Chen, Journal of Materials Science, vol. 44, pp. 2573-2580, 2009. [20] M. Akbari, R. A. Behnagh, and A. Dadvand, Science and Technology of Welding and Joining, vol. 17, pp. 581-588, 2012. [21] H. Su, C. S. Wu, A. Pittner, and M. Rethmeier, Journal of Manufacturing Processes, vol. 15, pp. 495-500, 2013. ASTM: E3-01, Standard Guide for Preparation of Metallographic Specimens, ASTM International, West Conshohecken, PA, 2001. ASTM: E384, Standard Test Method for Microindentation Hardness of Materials, ASTM International, West Conshohecken, PA, 2008. ASTM: E 8M, Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials [metric], ASTM International, West Conshohecken, PA, 2001. [25] C. Balasingh and A. Singh, Metals materials and Processes, vol. 12, pp. 269-280, 2000. 26.P. S. Prevey, X-ray diffraction residual stress techniques, ASM International ASM Handbook, New York, 1986, 10: 380-392. ASTM: E1290, Standard Test Method for Crack-Tip Opening Displacement (CTOD) Fracture Toughness Measurement, ASTM International, West Conshohecken, PA, 2008. ASTM: E399, Standard Test Method for Linear-Elastic Plane-Strain Fracture Toughness KIC of Metallic Materials, ASTM International, West Conshohecken, PA, 2012. [29] H. Schmidt and J. Hattel, Science and Technology of Welding and Joining, vol. 10, pp. 176-186, 2005. G.R. Johnson and W.H. Cook: Proceedings of the 7th International Symposium on Ballistics, 1983, pp. 541–547. [31] C. M. Chen and R. Kovacevic, International Journal of Machine Tools and Manufacture, vol. 43, pp. 1319-1326, 2003. [32] D. R. Lesuer, “EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS OF MATERIAL MODELS FOR TI-6A1-4V TITANIUM AND 2024-T3 ALUMINUM,” Springfield, Virginia, 2000. [33] D. Trimble, G. E. O’Donnell, and J. Monaghan, Journal of Manufacturing Processes, vol. 17, pp. 141-150, 2015. [34] R. S. Mishra and Z. Y. Ma, Materials Science and Engineering: R: Reports, vol. 50, pp. 1-78, 2005. [35] J. H. Ouyang and R. Kovacevic, Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 11, pp. 51-63, 2002. [36] H. Aydın, A. Bayram, A. Uğuz, and K. S. Akay, Materials & Design, vol. 30, pp. 2211-2221, 2009. [37] T. W. Nelson, R. J. Steel, and W. J. Arbegast, Science and Technology of Welding and Joining, vol. 8, pp. 283-288, 2003. [38] C. Leitão, R. Louro, and D. M. Rodrigues, Materials & Design, vol. 37, pp. 402-409, 2012. [39] Z. Y. Ma, R. S. Mishra, and M. W. Mahoney, Acta Materialia, vol. 50, pp. 4419-4430, 2002. [40] S. Wei, C. Hao, and J. Chen, Materials Science and Engineering: A, vol. 452–453, pp. 170-177, 2007. [41] V. Balasubramanian, Materials Science and Engineering: A, vol. 480, pp. 397-403, 2008. [42] J. A. Al-Jarrah, S. Swalha, T. A. Mansour, M. Ibrahim, M. Al-Rashdan, and D. A. Al-Qahsi, Materials & Design, vol. 56, pp. 929-936, 2014. [43] S. Rajakumar, C. Muralidharan, and V. Balasubramanian, Materials & Design, vol. 32, pp. 535-549, 2011. 44.W. F. Smith, in Structure and Properties of Engineering Materials. New York: McGraw-Hill, 1993, pp. 198-203 [46] C. A. Charitidis, D. A. Dragatogiannis, E. P. Koumoulos, and I. A. Kartsonakis, Materials Science and Engineering: A, vol. 540, pp. 226-234, 2012. [47] H. Lombard, D. G. Hattingh, A. Steuwer, and M. N. James, Materials Science and Engineering: A, vol. 501, pp. 119-124, 2009. [48] H. Lombard, D. G. Hattingh, A. Steuwer, and M. N. James, Engineering Fracture Mechanics, vol. 75, pp. 341-354, 2008.
Thông tin
Thông tin xuất bản

Metallurgical and Materials Transactions B

Tập 47

2048-2062

Thông tin tác giả