Numerical study on the optimization of process parameters in friction stir welding

Abstract

Sürtünme karıştırma kaynağı yeni bir katı hal birleştirme işlemidir. Bu kaynak yöntemi otomotiv, havacılık, gemi taşımacılığı, raylı sistemler ve makine endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu yöntem klasik kaynak yöntemleri ile birleştirilmesi zor olan yüksek mukavemetli alüminyum alaşımları ve diğer metal alaşımların birleştirilmesinde kullanılabilmektedir._x000B_ Bu tezin amacı sonlu elemanlar yöntemi kullanarak AA6061 ve AA7075 alüminyum alaşımlarının sürtünme karıştırma kaynağını modellemektir. Bunun için HyperMesh ve HyperXtrude ticari programları kullanılarak üç boyutlu modeller oluşturulmuştur. Sıcaklığa göre değişen malzeme özellikleri göz önünde bulundurularak kaynak işlemi esnasında kaynaklanan alüminyum plakadaki sıcaklık ve gerilme dağılımları elde edilmiştir. Pim ilerleme ve dönüş hızlarının sıcaklık ve gerilme dağılımları üzerine etkisi incelenmiştir._x000B_ Sonlu elemanlar analizlerinden elde edilen sonuçlar tablo formunda ve grafik olarak sunulmuştur. İlerleme hızı azalıp dönüş hızı arttıkça kaynak esnasında sıcaklığın arttığı sonucuna varılmıştır. Sonuçların literatürdeki sonuçlarla uyum gösterdiği gözlemlenmiştir. Friction stir welding is a new solid-state joining process. This welding method is used widely in automotive, aerospace, shipping, railway rolling stock and machine industry. This method can be used to join high-strength aluminum alloys and other metallic alloys that are hard to join by conventional welding processes._x000B_The aim of this thesis is to model friction stir welding of 6061 and 7075 aluminum alloys using the finite element method. For this purpose, three-dimensional models were carried out by using HyperMesh and HyperXtrude commercial softwares. Temperature and stress distributions in the welded aluminum plate during the welding operation were obtained considering the mechanical properties changing with respect to the temperature. Effect of the transverse and rotational speeds of the pin on the temperature and stress distributions was examined._x000B_ _x000B_ The results obtained by the finite element analyses were presented in tabular form and graphically. It was concluded that temperature increases during the welding as transverse speed decreases and rotational speed increases. It was observed that the results indicate good agreement with the results in the literature