Friction stir welding of dissimilar aluminum alloys 2024-T3 To 6061-T6

Abstract

2024-T3 ve 6061-T6 gibi farklı aluminyum alaşımlarının uzay ve havacılık alanlarındaki kullanımının yaygınlaşması kaynak işlemleri için yeni teknolojilerin kullanımını gerektirmektedir. Ergitme kaynak metodlarının, T3 ve T6 temperleme durumları ile birlikte kullanımı önerilmemektedir, çünkü kaynak esnasında oluşan ısı kaynağın ısıl işlem özelliğini etkilemektedir. Bundan dolayı bu alaşımların birleştirilmesinde, katı hal kaynak yöntemlerinden biri olan sürtünme karıştırma kaynağının (friction stir welding -FSW) kullanılması tercih edilmektedir. Bu çalışma kapsamında dönme hızı (deur) ve ilerleme hızının, sürtünme karıştırma kaynağı ile kaynaklanmış farklı iki malzeme olan 2024-T3 ve 6061-T6 aluminyum alaşımları için mikroyapı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini inceledik. Deneysel çalışmalar Gaziantep Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü Laboratuarında ve BCS Metal Sanayi Şirketi?nde gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, 3 mm kalınlıktaki iki farklı malzeme (2024-T3 ve 6061-T6 aluminyum alaşımları), local olarak qeliştirile sürtünme karıştırma takımı kullanılarak yüksek kalitede başarılı bir şekilde kaynaklanmıştır. Dört farklı dönme hızı (600, 800, 1000 ve 1200 devir/dakika) ve üç farklı takım ilerleme hızında (25,75 ve 100 mm/dakika) çalışılmıştır. Deneysel sonuçlar göstermiştirki, sürtünme karıştırma kaynağı kaynak dolgu bölgesinde saf ve eş eksenli tane yapısı oluşturmuştur. En makul çekme özellikleri 1000 devir/dakika dönme hızı ve 50 mm/dakika ilerleme hızında elde edilmiştir. Kaynak sünekliliği malzemelerin kendi sünekliliği ile kıyaslanmış ve çekme hatasının kaynaklı kısım boyunca, sertlik değerinin minimum olduğu yerde meydana geldiği görülmüştür.

The importance of aluminum alloys 2024-T3 and 6061-T6 in the aerospace industrial applications push to use a new technology of joining process. The use of fusion welding process for these alloys with the temper conditions ( T3 , T6 ) are not preferred because of the heat generated from the thermal cycle of the welding. Therefore, solid state nature of friction stir welding (FSW) will be very preferable for joining these dissimilar alloys. In the present study, an evaluation for the effect of process parameters on the microstructure and mechanical properties for dissimilar aluminum alloys 2024-T3 to 6061-T6 joint produced by FSW. The experimental work was carried out in the laboratory of mechanical engineering at Gaziantep University and in BCS Metal Company. In this study, FSW joints of good quality have been successfully fabricated from plates with 3mm thickness, using locally made friction stir tool. Four different rotational speed (600, 800, 1000 and 1200 rpm) and three different tool travel speeds (25, 75, and 100mm/min) were used. Experimental results showed that FSW results in fine and equiaxed grain structure at the nugget zone. Better tensile properties were obtained at rotation speed of 1000rpm and traverse speed of 50mm/min. Joint ductility was comparable to that of the base alloys. Tensile failure is found to occur at locations of lower hardness across the welded joints.