Quality improvement of bobbin tool friction stir welds in Mg-Zn-Zr alloy by adjusting tool geometry
30
Citation
34
Reference
10
Related Paper
Citation Trend
Keywords:
Friction Stir Welding
Bobbin
Friction Stir Processing
Friction Stir Processing
Friction Stir Welding
Cite
Citations (1)
A mathematical model for heat generation for bobbin tool friction stir welding (BT-FSW) is proposed.The model applies on bobbin tool with Cylindrical pin to weld AA1050 alloy.The BT-FSW joints are welded at various travel speeds (200, 400, 600, 800, and 1000 mm/min) and constant rotation speed of 600 rpm.In the proposed model, only the heat generated by friction is considered.The proposed mathematical model was validated with measured results.The BT-FSW heat generation increase with increasing bobbin rotation speed, friction coefficient, shoulder radius, and pin radius.On the other hand, the heat generation decrease with increasing bobbin tool travel speed.
Bobbin
Friction Stir Welding
Heat Generation
Cite
Citations (8)
Over the last twenty years Friction Stir Welding (FSW) has proven to be a very promising new joining technique. Especially high strength aluminium alloys can be welded with large advantages as compared to conventional fusion welding processes. Friction stir welding (FSW) of aluminium components using both fixed and variable gap bobbin tools has been demonstrated by several researchers, and reportedly these procedures were relatively easy to develop. Bobbin welds do not have an initial phase where the welding tool probe is plunged axially into the work piece as is done in conventional FSW. Bobbin welds are typically started by driving onto the edge of the plate or from a pre-drilled hole with an initially slow travel speed until plastic deformation starts, followed by acceleration of the travel speed to the final steady state value. The objective of current paper is to examine and summarize information for change in mechanical properties for bobbin tool friction stir welding (FSW) for joining materials. The findings presented, friction stir welding (FSW) with bobbin tool and parameter involved in it understand.
Bobbin
Friction Stir Welding
Fusion welding
Cite
Citations (4)
Friction stir processing (FSP) is considered to be the newly developed technique which was derived from the welding technique called friction stir welding (FSW). This technique modifies the microstructure of the material through stirring. The initial focus of this technique was on processing single surface. The focus has now been extended to the joints. This paper reports on the influence of material positioning during the friction stir processing of the friction stir welded AA1050/AA6082 dissimilar joint. The grain size for the stir zone was found to be finer when AA6082 was positioned on the advancing side during both friction stir welding and processing (with different grain size range). The ultimate tensile strength (UTS) and yield strength (YS) were found to be higher when AA6082 was positioned on the advancing side than when AA1050 on the advancing side during FSW and FSP. It was further observed that the percentage elongation doubled that of the base materials for both FSW and FSP dissimilar joint when AA1050 was positioned on the advancing side.
Friction Stir Processing
Friction Stir Welding
Elongation
Cite
Citations (23)
Friction stir processing is a new method of changing the properties of a metal through intense, localized plastic deformation ,this process mixes the material without changing the phase (by melting or otherwise) and creates a micro structure with fine, equiaxedgrains, It is used to improve the micro structural properties of metals. In this paper , the enhancement of mechanical properties of friction stir welding specimens at variable rotation speeds (1100,1300 and 1500 rpm ) with constant feed speed(60 mm/min) for 6061-T6 aluminum alloy is studied by using the friction stir processing method at the same variable rotation speed and feed speed in order to transform a heterogeneous micro structure to a more homogeneous, refined micro structure. The best results of the weld gained at the parameter 60 mm/min weld speed and 1300 RPM rotation speed for the FSW and FSP where the efficiency reaches to 84.61% for FSW and 89.05% for FSP of the ultimate tensile strength of the parent metal .This research is developed a finite element simulation of friction stir processing (FSP) of 6061-T6 Aluminum alloy. Numerical simulations are developed for thermal conductivity, specific heat and density to know the relationship of these factors with peak temperature, The simulation model is tested with experimental results. The results of the simulation are in excellent comparison with the experimental results.
Friction Stir Processing
Friction Stir Welding
Base metal
Cite
Citations (2)
Οι μεταλλικοί αφροί που βασίζονται σε ελαφρά μέταλλα και ειδικά στο αλουμίνιο και στα κράματά του αποτελούν μια πολλά υποσχόμενη οικογένεια υλικών, με εφαρμογές ως δομικά στοιχεία σε πολλούς βιομηχανικούς τομείς, εξαιτίας ενός ασυνήθιστου συνδυασμού ιδιοτήτων που προσφέρουν, ιδιότητες όπως υψηλή δυσκαμψία σε χαμηλή πυκνότητα, μεγάλη ικανότητα απορρόφησης ενέργειας σε χαμηλές τιμές τάσεων, καθώς και υψηλή απόσβεση κραδασμών. Οι μεταλλικοί αφροί αναμένεται να χρησιμοποιηθούν ως δομικά εξαρτήματα στην αυτοκινητοβιομηχανία, στην αεροδιαστημική και στη θαλάσσια βιομηχανία, όπου η μεγάλη αντοχή και η δυσκαμψία ως προς το βάρος είναι κρίσιμα ζητήματα. Επομένως, η παραγωγή και ο χαρακτηρισμός αυτών των σύνθετων κυψελοειδών υλικών αποτελούν ένα ενδιαφέρον και δημοφιλές ερευνητικό αντικείμενο. Την τελευταία δεκαετία υπάρχει ένας σημαντικός αριθμός ερευνητικών έργων που στοχεύουν στη φθηνότερη και πιο τυποποιημένη παραγωγή μεταλλικών αφρών υψηλής ποιότητας, λόγω των συνεχώς αυξανόμενων εφαρμογών τους. Ωστόσο, η εφαρμογή των μεταλλικών αφρών παραμένει περιορισμένη. Προκειμένου να προωθηθεί η χρήση μεταλλικών αφρών στο βιομηχανικό τομέα, είναι εξαιρετικά σημαντικό να εισαχθούν διαδικασίες κατασκευής χαμηλού κόστους, φιλικές προς το περιβάλλον, με υψηλή παραγωγικότητα. Η μέθοδος κατεργασίας δια τριβής με ανάδευση (Friction Stir Process, FSP) είναι μια τεχνική επιφανειακής τροποποίησης μεταλλικών υλικών που περιλαμβάνει την παραγωγή θερμότητας μέσω τριβής και την έντονη ροή υλικού μέσω πλαστικής παραμόρφωσης. Κατά τη διάρκεια του FSP, ένα περιστρεφόμενο εργαλείο με πείρο και περιαυχένιο εισάγεται σε ένα μεταλλικό υλικό και διασχίζοντας κατά μήκος την επιθυμητή περιοχή ενδιαφέροντος πραγματοποιεί τροποποίηση της μικροδομής. Η μέθοδος FSP αναπτύχθηκε από τις βασικές αρχές της συγκόλλησης δια τριβής μέσω ανάδευσης (Friction Stir Welding, FSW), η οποία είναι μια διαδικασία συγκόλλησης στερεάς κατάστασης. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύχθηκε μια καινούργια μέθοδος παραγωγής μεταλλικών αφρών ενισχυμένων με νανοσωματίδια. Η μέθοδος στηρίζεται στην εφαρμογή της FSP για την εισαγωγή και ενσωμάτωση μίγματος κόνεων αφροποιητικού παράγοντα (TiH2) και ενισχυτικού παράγοντα (nano γ-Al2O3) σε πλάκα αλουμινίου κράματος AA5083-H111. Η προσθήκη του μίγματος κόνεων στην πλάκα κατέστη δυνατή ύστερα από την διάνοιξη αυλάκων κατά μήκος των δοκιμίων. Στην συνέχεια, μέσω ξεχωριστού σταδίου θερμικής κατεργασίας αφροποίησης, πραγματοποιείται η διάσπαση του ενσωματωμένου αφροποιητικού παράγοντα, με αποτέλεσμα τη δημιουργία πορώδους δομής. Με αυτήν τη μέθοδο είναι δυνατή η δημιουργία ενισχυμένων αφροποιημένων περιοχών σε μεταλλικές πλάκες/εξαρτήματα, βελτιώνοντας έτσι τοπικά τις επιθυμητές μηχανικές ιδιότητες. Αρχικά, πραγματοποιήθηκαν πειράματα εύρεσης των παραμέτρων που οδηγούν σε μια βέλτιστη πορώδη δομή. Ο χαρακτηρισμός της δομής πραγματοποιήθηκε μακροσκοπικά με χρήση οπτικών μεθόδων. Στην συνέχεια, πραγματοποιήθηκε εκτενής μεταλλογραφικός έλεγχος τόσο στα βελτιστοποιημένα αφροποιημένα δοκίμια, όσο και στα αντίστοιχα πρόδρομα δοκίμια (δοκίμια πριν το στάδιο της αφροποίησης), με σκοπό τη συσχέτιση της επίδρασης των χαρακτηριστικών της ζώνης ανάδευσης στην τελική πορώδη δομή. Για τον μεταλλογραφικό χαρακτηρισμό των δοκιμίων χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές οπτικής μικροσκοπίας (OM), ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (SEM), μικροσκοπίας ατομικών δυνάμεων (AFM), περίθλασης ακτίνων-Χ (XRD) και περίθλασης οπισθοσκεδαζόμενων ηλεκτρονίων (EBSD). Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις μικροσκληρότητας, οι οποίες συσχετίστηκαν με τα αποτελέσματα του μεταλλογραφικού χαρακτηρισμού. Η περαιτέρω μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων των παραχθέντων μεταλλικών αφρών δεν ήταν δυνατό να πραγματοποιηθεί σε μικρές τοπικές περιοχές, γι’ αυτό δημιουργήθηκαν σε δεύτερη φάση με την ίδια μέθοδο ενισχυμένοι μεταλλικοί αφροί μεγάλης επιφάνειας, στους οποίους πραγματοποιήθηκαν στατικές δοκιμές θλίψης. Από τα αποτελέσματα των πειραμάτων της μονοαξονικής θλίψης υπολογίστηκε η κρίσιμη τάση (τάση πλατώ), η τιμή παραμόρφωσης έναρξης της πύκνωσης, το ειδικό μέτρο ελαστικότητας, καθώς και ο βαθμός απορρόφησης ενέργειας κατ’ όγκο για χαρακτηριστικές τιμές παραμόρφωσης.
Friction Stir Processing
Friction Stir Welding
Cite
Citations (0)
In this work, three mathematical models for the heat generation during bobbin tool friction stir welding (BT-FSW) of aluminum using three tool pin geometries have been proposed. The models have utilized and updated the available models for the heat generation during the conventional tool friction stir welding (CT-FSW). For the validation of the models, BT-FSW experiments have been carried out for aluminum alloy AA1050 using three different pin geometries (cylindrical, square, and triangular), at different welding speeds of 200, 400, 600, 800, and 1000 mm/min and a constant tool rotation speed of 600 rpm. The welding temperatures during BT-FSW have been measured to be compared with that calculated from the models at the same parameters. It has been found that the calculated welding temperatures from the models and that measured during BT-FSW are in good agreement at all the investigated welding speeds especially in case of the square and cylindrical pins, proving the validity of the developed models for the predication of the heat generation as well as the welding temperatures. This will allow proper designing of the BT-FSW parameters and avoiding the conditions that can deteriorate the joint quality and properties.
Friction Stir Welding
Bobbin
Heat Generation
Cite
Citations (26)
As well known, the friction stir welding is a novel welding process which is a solid state welding process for sheet or plate using the friction stir phenomenon. This paper describes the effect of welding condition such as the rotation speed and the travelling speed during the friction stir welding process on the micro Virkers hardness and the microstructure of friction stir welded joints in AI-7075-T651 plate. From those investigations, the highest hardness of stir zone was observed at the welding condition of SO-3. The microstructures of the friction stir welded joints was not dependent on the welding conditions, but in the SO-4 specimen, the friction stir welding defect like tunnel shape was found in stir zone.
Friction Stir Welding
Friction Welding
Cite
Citations (10)
Invention of friction stir welding (FSW) is revolutionarily redefined solid-state materials joining process for lightweight constructions. With numerous commercial applications, FSW has been classified as a matured joining process with some key issues, such as high shoulder heat input on top surface, high process downforce, weld thinning, and relatively poor surface asperity. Stationary shoulder friction stir welding (SSFSW) is one of the most important variants derived from the conventional FSW (CFSW) possessing almost uniform and balanced heat input through the thickness of plates to be welded. Thus, the SSFSW eliminates or suppresses the above key issues of the CFSW process with improved microstructural and mechanical properties. Numerous reviews are available summarizing the development of CFSW, while not such on SSFSW. With the advancement of SSFSW in recent years, sufficient literature of SSFSW deserves a review to help researchers from both academia and industry gaining process aspects and unexplored areas. The present paper summarizes the research progress on SSFSW critically reviewing microstructural evolution, mechanical properties, and derivatives to cope with particular problems. Moreover, this review provides a detailed comparison of CFSW, SSFSW, and bobbin tool friction stir welding (BTFSW) on different aspects, such as process principle, tooling system, heat generation, joint features, and joint performance. To put more emphasize on commercialization of SSFSW, the different variants of SSFSW along with their industrial applications are also presented. Finally, the process challenges and future scopes of SSFSW are proposed.
Friction Stir Welding
Bobbin
Friction Welding
Cite
Citations (72)
Friction stir welding(FSW) was developed as a new solid state welding technique by The Welding Institute (TWI). On the basis of FSW, a new processing technique, friction stir processing (FSP), has recently been developed. FSP has been applied to cast aluminum alloy to modify the microstructure to enhance mechanical characteristic. FSP is a new solid state processing technique for microstructural modification in metallic materials. FSP has been applied to aluminum alloy to modify the microstructure to enhance mechanical characteristic. In this study, we investigated optimum condition friction stir processing with the evaluation of mechanical characteristic for 5456-H116 Al alloy. The mechanical characteristics of base metal similar with in 15 mm/min, 250 RPM with full screw probe. This condition is concluded that optimum friction stir processing condition. The result of this investigation will be able to application for repair of welding part for aluminum ship.
Friction Stir Processing
Friction Stir Welding
Base metal
Cite
Citations (7)