The effect of tool position for aluminum and copper at high rotational friction stir welding

Abstract

Friction Stir Welding (FSW) is a solid state welding process used for welding similar and dissimilar materials. This welding technique allows welding of Aluminum alloys which present difficulties in fusion joining and allows different material couples to be welded continuously. In this study, 1050 aluminum alloy and commercially pure copper to increase heat input were produced at high rotation rate (2440 rev/min) with four different pin position (0-1-1.5-2 mm) and three different weld speeds (20-30-50 mm/min) by friction stir welding. The influence of welding parameters on microstructure and mechanical properties of the joints was investigated. Tensile and bending tests and microhardness measurements were used to determine of mechanical properties. Nugget zone microstructures were investigated by optical microscope and scanning electron microscope (SEM) and were analyzed in energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX). Depending on the XRD analysis results intermetallic phase was observed to form in the interfacial region. In the tensile test results, 83.55% weld performance was obtained in the friction stir welding merge of Al-Cu.

Sürtünme karıştırma kaynağı (SKK) aynı veya farklı cins malzemelerin birleştirilmesinde kullanılan katı hal birleştirme yöntemidir. Bu yöntem, ilk olarak ergitme kaynak teknikleri ile birleştirilmesinde zorluklarla karşılaşılan alüminyum alaşımlarının birleştirilmesinde kullanılmış olmakla beraber günümüzde farklı malzeme çiftlerinin başarılı bir şekilde birleştirilmesine de olanak vermektedir. Bu çalışmada, alüminyum (AA1050) ve bakır levhalar, ısı girdisini arttırmak amacı ile yüksek takım dönme hızında (2440 dev/dk.), üç farklı kaynak hızlarında (20, 30, 50 mm/dk.) ve dört farklı takım konumlandırmasında (0-1-1.5- 2 mm) SKK ile birleştirilmiştir. Kaynak parametrelerinin mekanik ve mikroyapı özeliklerine etkisi incelenmiştir. Mekanik özelliklerinin tespiti amacıyla çekme ve eğme testleri ile mikrosertlik ölçümleri yapılmıştır. Kaynak bölgesi mikroyapıları, optik mikroskop ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiş ve EDX analizleri yapılmıştır. Kaynak bölgesinde meydana gelen fazları incelemek için yapılan XRD analiz sonuçlarında intermetalik fazlar tespit edilmiştir. Sürtünme karıştırma kaynağı yapılmış Al-Cu parçaların çekme testi sonuçlarında %83.55 kaynak performansı elde edilmiştir.