Determination Activation Energy of Friction Stir Welding
Loading...
Date
2017
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
WRTYS, Kyiv
Abstract
EN: According to the technology of friction stir welding (FSW) heating of the edges is equal to 0.85-0.9 from the melting temperature of metal (T). Increase in temperature is accompanied by increased degree of the metal stirring, which leads to ambiguous influence on the metal density and concentration of cavities at different distances from the welding joint. At the same time, the temperature gradient across the section of joint leads to a different speed of recrystallization processes development and forming of structural heterogeneity in metal edges. Thus, the relevant question is to determine the optimal scheme of metal edges heating during the implementation of FSW technology. Material for the study was alloy AMg5. For different ratio of rotation speed and pressure on operating tool there were obtained the conditions of superplastic state of alloy at the temperatures of heating at the level of 0.45-0.5 from T, which corresponds to the beginning of dynamic recrystallization development during FSW. At the same time, it was evaluated the energy of activation (EA) of FSW process. Using the analysis of the obtained results it was determined the fact that when reaching the same temperature of alloy heating the EA value of FSW process decreases with increasing the rotation frequency of the operating tool and decreasing the degree of its pressing to the edges of welding joint. On the basis of the above mentioned the development of FSW technology should be directed toward the use of high speed rotations of the operating tool and low levels of its pressing to the alloy edges.
UK: За технологією зварювання тертям з перемішуванням (ЗТП) нагрів кромок складає рівень 0,85-0,9 від температури плавлення металу (Т). Збільшення температури супроводжується підвищенням ступеню перемішування металу, що приводить до неоднозначного впливу на щільність металу і концентрацію порожнин на різній відстані від зварного шву. Разом з цим, виникнення градієнта температур по перетину шву приводить до різної швидкості розвитку процесів збіркової рекристалізації і формуванню структурної неоднорідності в кромках металу. Таким чином, актуальним питанням є визначення оптимальної схеми нагріву кромок металу при реалізації технології ЗТП. Матеріалом для дослідження був сплав марки Амг5. Для різного співвідношення швидкості обертання та тиску на робочий інструмент були отримані умови над пластичного стану сплаву при температурах нагріву на рівні 0,45-0,5 від Т, що відповідає початку розвитку динамічної рекристалізації при СТП. Одночасно була проведена оцінка енергії активації (ЕА) процесу ЗТП. З аналізу отриманих результатів було визначено, що при досягненні однакової температури нагріву сплаву величина ЕА процесу СТП знижується при збільшенні частоти обертання робочого інструменту і зменшенні ступеня його притискання до кромок зварного з’єднання. На підставі цього, розробка технології СТП повинна бути спрямована у бік використання підвищених швидкостей обертання робочого інструменту та низьких рівнів його притискання до кромок сплаву.Ключові слова: структура, електричний струм, холодна деформація, чарунка, ферит.
RU: По технологии сварки трением с перемешиванием (СТП) нагрев кромок составляет на уровне 0,85-0,9 от температуры плавления металла (Т). Увеличение температуры сопровождается повышением степени перемешивания металла, что приводит к неоднозначному влиянию на плотность металла и концентрацию полостей на разном расстоянии от сварного шва. Вместе с этим, возникновение градиента температур по сечению шва приводит к разной скорости развития процессов сборочной рекристаллизации и формированию структурной неоднородности в кромках металла. Таким образом, актуальным вопросом является определение оптимальной схемы нагрева кромок металла при реализации технологии СТП. Материалом для исследования был сплав марки Амг5. Для различного соотношения скорости вращения и давления на рабочий инструмент были получены условия сверхпластического состояния сплава при температурах нагрева на уровне 0,45-0,5 от Т, что соответствует началу развития динамической рекристаллизации при СТП. Одновременно была проведена оценка энергии активации (ЭА) процесса СТП. Из анализа полученных результатов было определено, что при достижении одинаковой температуры нагрева сплава величина ЭА процесса СТП снижается при увеличении частоты вращения рабочего инструмента и уменьшении степени его прижатия к кромкам сварного соединения. На основании этого, разработка технологии СТП должна быть направлена в сторону использования повышенных скоростей вращения рабочего инструмента и низких уровней его прижатия к кромкам соединения.
UK: За технологією зварювання тертям з перемішуванням (ЗТП) нагрів кромок складає рівень 0,85-0,9 від температури плавлення металу (Т). Збільшення температури супроводжується підвищенням ступеню перемішування металу, що приводить до неоднозначного впливу на щільність металу і концентрацію порожнин на різній відстані від зварного шву. Разом з цим, виникнення градієнта температур по перетину шву приводить до різної швидкості розвитку процесів збіркової рекристалізації і формуванню структурної неоднорідності в кромках металу. Таким чином, актуальним питанням є визначення оптимальної схеми нагріву кромок металу при реалізації технології ЗТП. Матеріалом для дослідження був сплав марки Амг5. Для різного співвідношення швидкості обертання та тиску на робочий інструмент були отримані умови над пластичного стану сплаву при температурах нагріву на рівні 0,45-0,5 від Т, що відповідає початку розвитку динамічної рекристалізації при СТП. Одночасно була проведена оцінка енергії активації (ЕА) процесу ЗТП. З аналізу отриманих результатів було визначено, що при досягненні однакової температури нагріву сплаву величина ЕА процесу СТП знижується при збільшенні частоти обертання робочого інструменту і зменшенні ступеня його притискання до кромок зварного з’єднання. На підставі цього, розробка технології СТП повинна бути спрямована у бік використання підвищених швидкостей обертання робочого інструменту та низьких рівнів його притискання до кромок сплаву.Ключові слова: структура, електричний струм, холодна деформація, чарунка, ферит.
RU: По технологии сварки трением с перемешиванием (СТП) нагрев кромок составляет на уровне 0,85-0,9 от температуры плавления металла (Т). Увеличение температуры сопровождается повышением степени перемешивания металла, что приводит к неоднозначному влиянию на плотность металла и концентрацию полостей на разном расстоянии от сварного шва. Вместе с этим, возникновение градиента температур по сечению шва приводит к разной скорости развития процессов сборочной рекристаллизации и формированию структурной неоднородности в кромках металла. Таким образом, актуальным вопросом является определение оптимальной схемы нагрева кромок металла при реализации технологии СТП. Материалом для исследования был сплав марки Амг5. Для различного соотношения скорости вращения и давления на рабочий инструмент были получены условия сверхпластического состояния сплава при температурах нагрева на уровне 0,45-0,5 от Т, что соответствует началу развития динамической рекристаллизации при СТП. Одновременно была проведена оценка энергии активации (ЭА) процесса СТП. Из анализа полученных результатов было определено, что при достижении одинаковой температуры нагрева сплава величина ЭА процесса СТП снижается при увеличении частоты вращения рабочего инструмента и уменьшении степени его прижатия к кромкам сварного соединения. На основании этого, разработка технологии СТП должна быть направлена в сторону использования повышенных скоростей вращения рабочего инструмента и низких уровней его прижатия к кромкам соединения.
Description
I. Vakulenko: ORCID 0000-0002-7353-1916; S. Plitchenko: ORCID 0000-0002-0613-2544
Keywords
activation energy, rotation tool, pressing, joint edges, aluminum alloy, енергія активації, оберти інструменту, притискування, з’єднувальні кромки, алюмінієвий сплав, энергия активации, обороты инструмента, прижим, соединительные кромки, алюминиевый сплав, КПММ
Citation
Vakulenko, I. Determination Activation Energy of Friction Stir Welding / I. Vakulenko, S. Plitchenko // 9th International Conference of Young Scientists on Welding and Related Technologies, Kyiv, 23–26 May 2017 / WRTYS. — Kyiv. — P. 54—58.