Benzer ve farklı türden alüminyum alaşımlarının sürtünme karıştırma kaynağının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

Abstract

Alüminyum ve magnezyum alaşımları gibi hafif metaller artan bir şekilde ulaşım sanayinde kullanılmaktadır. Korozyon direnci, düşük yoğunluk ve kolay şekil verilebilirlik gibi fiziksel ve mekanik özellikler, yapısal bir malzemenin yoğun bir şekilde kullanımını belirleyen en önemli faktörlerdir. Sürtünme Karıştırma Kaynağı (SKK) alüminyum alaşımları ve diğer hafif malzemelerin birleştirilmesi için önemli avantajlar sunmaktadır. Bu avantajlardan bazıları; düşük çarpılma, düşük artık gerilmeler ve az kaynak hatalarıdır. Düşük ısı girdisi ve tanecik iyileştirmesi nedeniyle sürtünme karıştırma kaynağı ısıl işlemli ve ısıl işlemsiz alüminyum alaşımlarının füzyon kaynağına göre daha iyi yorulma ve çekme mukavemeti gibi mekanik özelliklere sahiptir. Bu çalışmada, Al6061 ve Al7075 ince alüminyum plakalardaki benzer ve farklı türden sürtünme karıştırma kaynaklı bağlantıların mekanik özelliklerine kaynak parametrelerinin etkisi incelenmektedir. Bu parametreler pimin dönüş ve ilerleme hızı gibi temel parametrelerdir. Ayrıca, üç boyutlu nonlineer termal ve termomekanik sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak kaynak süresince kaynak bölgesindeki gerilme ve sıcaklık dağılımı belirlenmiştir. Hareketli ısı kaynağını modellemek ve sınır koşullarını değiştirmek için APDL (ANSYS Parametric Design Language) kodu geliştirilmiştir. Deneysel ve sonlu elemanlar analizleri ile elde edilen sonuçlar tablo ve grafik olarak sunulmuştur. AA6061-AA6061, AA7075-AA7075 ve AA7075- AA6061 alüminyum alaşımlarının kaynaklı bağlantı performansının optimum kaynak parametrelerinin belirlenerek geliştirilebileceği sonucuna varılmıştır. Lightweight materials such as aluminum and magnesium alloys are increasingly used in transportation industries. Physical and mechanical properties such as corrosion resistance, low density and high formability are the most important factors determining the wide spread use of a structural material. Friction Stir Welding (FSW) offers significant advantages for joining aluminum alloys and other light weight materials. Some of these advantages are little distortion, low residual stresses and few weld defects. Because of the lower heat input and grain refinements, friction stir welds in general have better mechanical properties such as the tensile strength and fatigue life than the corresponding fusion welds for both heat treatable and non heat-treatable aluminum alloys. In this study, the effect of welding parameters on the mechanical properties of similar and dissimilar friction stir welded joints in AA6061 and AA7075 Al-alloys thin sheets are investigated. These parameters are the basic parameters such as rotational and transverse speeds of the pin. Additionally, three-dimensional nonlinear thermal and thermo-mechanical numerical analyses are performed. Stress and temperature distributions in the weld region during the welding are determined using the Finite Element Method (FEM). APDL (ANSYS Parametric Design Language) code is developed to model moving heat source and change boundary conditions. The results obtained by the experiments and finite element analyses are presented in tabular form and graphically. It is concluded that the performance of the welded joints AA6061 - AA6061, AA7075 - AA7075 and AA7075 - AA6061 Al-alloys can be improved using the optimum welding parameters.