Wpływ kształtu narzędzia w metodzie zgrzewania FSW stopu Al na jakość zgrzein

Podobne dokumenty
Technologia Friction Stir Welding i jej modyfikacje w zastosowaniu do spajania i przetwarzania materiałów metalicznych. Dr inż. Krzysztof Mroczka*

Wysokowydajne zgrzewanie FSW stopu aluminium przerabianego plastycznie

ZGRZEWANIE TARCIOWE STOPU ALUMINIUM EN AW-6005A METODĄ FSW

Zastosowanie metody Friction Stir Welding do spajania elementów odlewanych z przerobionymi plastycznie

ZASTOSOWANIE TECHNOLOGII ZGRZEWANIA TARCIOWEGO W KONSTRUKCJI WIRNIKA UKŁADU CHŁODZENIA

Metody łączenia metali. rozłączne nierozłączne:

Influence of temperature of friction stir welding process with mixing FSW on the strength of the weld

... Definicja procesu spawania łukowego elektrodą topliwą w osłonie gazu obojętnego (MIG), aktywnego (MAG):...

ROZWÓJ TECHNOLOGII ZGRZEWANIA TARCIOWEGO Z MIESZANIEM MATERIAŁU UPLASTYCZNIONEGO W STREFIE ZGRZEINY

Ocena właściwości mechanicznych zgrzewanych tarciowo złączy stop aluminium EN AW-5754 stal austenityczna

Rys. 1 Zasada spawania łukiem krytym

WIERTŁA TREPANACYJNE POWLEKANE

ANALIZA TECHNICZNO-EKONOMICZNA POŁĄCZEŃ NIEROZŁĄCZNYCH

WIELOOSTRZOWE UZĘBIENIE O ZMIENNEJ GEOMETRII SZLIFOWANE W 5 PŁASZCZYZNACH NA PARĘ ZĘBÓW Z MONOLITU SPECJALNEJ STALI SZYBKOTNĄCEJ

Moduł 2/3 Projekt procesu technologicznego obróbki przedmiotu typu bryła obrotowa

TERMOFORMOWANIE OTWORÓW

... Definicja procesu spawania łukowego w osłonie gazu obojętnego elektrodą nietopliwą (TIG):...

Charakterystyka złączy stopów aluminium serii 5xxx i 7xxx wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału

ZGRZEWANIE TARCIOWE METODĄ FSW STOPÓW ALUMNIUM SERII 6000

Projektowanie Procesów Technologicznych

... Definicja procesu spawania gazowego:... Definicja procesu napawania:... C D

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AK132

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 24/18. GRZEGORZ SAMOŁYK, Turka, PL WUP 03/19. rzecz. pat.

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 24/18. GRZEGORZ SAMOŁYK, Turka, PL WUP 03/19. rzecz. pat.

Nagrody i wyróżnienia otrzymane przez Instytut w 2011 roku

WiseThin WIĘKSZA PRĘDKOŚĆ SPAWANIA I LEPSZA JAKOŚĆ

Wpływ warunków zgrzewania FSW na proces tworzenia złącza z materiałów różniących się właściwościami fizycznymi

... Definicja procesu spawania łukowego ręcznego elektrodą otuloną (MMA):... Definicja - spawalniczy łuk elektryczny:...

Walter Cut rowkowanie i wcinanie: narzędzia monolityczne G1011

Z WĘGLIKA SPIEKANEGO WOLFRAMU 1500 HV PRZEZNACZONE DO PRACY W CIĘŻKICH WARUNKACH PRZEMYSŁOWYCH

KOŁEK N AKRON SD1 - A CONECTOR SD1 - A WELDING STUD SHEAR CONNECTOR CONECTORES DE ANCORAGEM GOUJON D ANCRAGE CONNETTORE

NARZĘDZIA PEŁNOWĘGLIKOWE. Materiały nieżelazne

P R O F E S J O N A L N E FREZY PILNIKOWE Z WĘGLIKA SPIEKANEGO 1500 HV

Stop AW-7075, którego polskim odpowiednikiem

WYBRANE ZAGADNIENIA WYTRZYMAŁOŚCI POŁĄCZEŃ ZGRZEWANYCH BLACH ALUMINIOWYCH I TYTANOWYCH

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 03/14. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

WPŁYW DODATKÓW STOPOWYCH NA WŁASNOŚCI STOPU ALUMINIUM KRZEM O NADEUTEKTYCZNYM SKŁADZIE

WIERTŁA RUROWE nowa niższa cena nowa geometria (łamacz wióra)

WYRZUTNIE GRANATÓW DYMNYCH WIEŻY POJAZDU BOJOWEGO UZYSKANE METODĄ ZGRZEWANIA TARCIOWEGO

ŻELIWNE ŁOŻYSKA ŚLIZGOWE ODPORNE NA ZUŻYCIE ŚCIERNE

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 14/14. ZBIGNIEW PATER, Turka, PL JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL

Trwałość eksploatacyjna złączy spawanych z nadmierną szerokością spoiny

Dr hab. inż. Piotr Lacki, prof. nadzw. Faculty of Civil Engineering. Dabrowskiego 69, Czestochowa, Poland E mail:

SPRAWOZDANIE ĆWICZENIE NR SP

WYBRANE ZAGADNIENIA WYTRZYMAŁOŚCI POŁĄCZEŃ SPAWANYCH I KLEJOWYCH STALI KONSTRUKCYJNEJ S235JR

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 24/14. GRZEGORZ WINIARSKI, Rzeczyca Kolonia, PL ANDRZEJ GONTARZ, Krasnystaw, PL

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 21/13

Nowoczesne technologie materiałowe stosowane w przemyśle lotniczym

Warszawa, Tematyka rozprawy

EKOLOGICZNE KORZYŚCI PŁYNĄCE Z REALIZACJI PROJETÓW BADAWCZYCH

Narzędzia Walter do wytaczania zgrubnego i dokładnego: systematyczne podążanie w kierunku najwyższej precyzji

BADANIA PORÓWNAWCZE CHROPOWATOŚCI POWIERZCHNI WYBRANYCH STOPÓW MAGNEZU PO FREZOWANIU NARZĘDZIEM PEŁNOWĘGIKOWYM ORAZ PKD

ANALIZA KRYSTALIZACJI STOPU AlMg (AG 51) METODĄ ATND

Wykonanie ślimaka ze zmiennym skokiem na tokarce z narzędziami napędzanymi

Sposób kształtowania plastycznego uzębień wewnętrznych kół zębatych metodą walcowania poprzecznego

SPAWANIE ELEKTRONOWE I SPAWANIE TIG BLACH Z TYTANU TECHNICZNEGO

ZESZYTY NAUKOWE POLITECHNIKI OPOLSKIEJ Seria: Mechanika z. 109 Nr kol. 367/2018 TARCIOWE ŁĄCZENIE METALI Z MIESZANIEM

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 342

WPŁYW MODYFIKACJI NA STRUKTURĘ I MORFOLOGIĘ PRZEŁOMÓW SILUMINU AlSi7


OBRÓBKA CIEPLNA SILUMINU AK132

1. Harmonogram. Data realizacji. Godziny realizacji zajęć od-do. Miejsce realizacji zajęć/nazwa instytucji (miejscowość, ulica, nr lokalu, nr sali)

Właściwości strefy spływu w złączu zgrzewanym metodą FSW stopu AW-7020

POŁĄCZENIA SPAWALNICZE ELEMENTÓW NADWOZIA WYKONYWANE PODCZAS NAPRAW POWYPADKOWYCH POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH

MODYFIKACJA STOPU AK64

QUADWORX CZTERY KRAWĘDZIE DLA WIĘKSZEJ WYDAJNOŚCI

Opracował; Daniel Gugała

Dr inż. Paweł Rokicki Politechnika Rzeszowska Katedra Materiałoznawstwa, Bud. C, pok. 204 Tel: (17) WYCISKANIE

PL B1. Sposób przepychania obrotowego z regulowanym rozstawem osi stopniowanych odkuwek osiowosymetrycznych. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL

TRWAŁOŚĆ ZMĘCZENIOWA A RODZAJ POŁĄCZENIA SPAWANEGO STALI S650MC I S700MC

MODYFIKACJA SILUMINU AK20 DODATKAMI ZŁOŻONYMI

MOŻLIWOŚCI ZMNIEJSZENIA EMISJI GAZÓW CIEPLARNIANYCH I ZWIĘKSZENIA SPRAWNOŚCI KOTŁÓW ENERGETYCZNYCH POPRZEZ MODERNIZACJĘ ŚCIAN SZCZELNYCH

Węglikowe pilniki obrotowe. Asortyment rozszerzony 2016

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

OK Autrod 1070 (OK Autrod 18.01)*

QM - MAX. Wysokowydajne frezy do obróbki kopiowej i kształtowej DIJET INDUSTRIAL CO., LTD

CZAS WYKONANIA BUDOWLANYCH ELEMENTÓW KONSTRUKCJI STALOWYCH OBRABIANYCH METODĄ SKRAWANIA A PARAMETRY SKRAWANIA

POWSTAWANIE I USUWANIE ZADZIORÓW W OBRÓBCE SKRAWANIEM BURR FORMATION AND REMOVAL IN MACHINING PROCESS

MODELOWANIE ODLEWANIA CIĄGŁEGO WLEWKÓW ZE STOPU AL

FREZARKA PNEUMATYCZNA PROSTA F180C1 EVO

NAPRĘŻENIA ŚCISKAJĄCE PRZY 10% ODKSZTAŁCENIU WZGLĘDNYM PRÓBEK NORMOWYCH POBRANYCH Z PŁYT EPS O RÓŻNEJ GRUBOŚCI

CIENKOŚCIENNE KONSTRUKCJE METALOWE

MP6100/MP7100/MP9100

SPIS TREŚCI. Wkrętarka s. 3. Szablony s.4. Wiertło Centerdrill s. 5. Ściski ślusarskie s. 6-8

PL B1. Sposób wyciskania wyrobów, zwłaszcza metalowych i zespół do wyciskania wyrobów, zwłaszcza metalowych

12 Frezy HSS 12. Wiertła HSS. Wiertła VHM. Wiertła z płytkami wymiennymi. Rozwiertaki i pogłębiacze. Gwintowniki HSS. Frezy cyrkulacyjne do gwintów

Dobór materiałów konstrukcyjnych cz. 10

POKRYWANE FREZY ZE STALI PROSZKOWEJ PM60. Idealne rozwiązanie dla problemów z wykruszaniem narzędzi węglikowych w warunkach wibracji i drgań

Laserowe technologie wielowiązkowe oraz dynamiczne formowanie wiązki 25 październik 2017 Grzegorz Chrobak

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

Właściwa jakość i wydajność. Gazy osłonowe do spawania aluminium i jego stopów. Linde Gas

Narzędzia z tłumieniem drgań źródłem produktywności. Silent Tools

TOOLS NEWS B228P. Seria frezów trzpieniowych CERAMIC END MILL. Ultrawysoka wydajność obróbki stopów żaroodpornych na bazie niklu

Zgrzewanie rezystancyjne doczołowe zwarciowe w obliczeniach MES materiałów jednoimiennych część 1

Mikrostruktura i właściwości połączeń stopów aluminium wykonanych metodą. zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału zgrzeiny

PL B1. POLITECHNIKA LUBELSKA, Lublin, PL BUP 19/13. JANUSZ TOMCZAK, Lublin, PL ZBIGNIEW PATER, Turka, PL

SPRAWOZDANIE ĆWICZENIE SP-1. LABORATORIUM SPAJALNICTWA Temat ćwiczenia: Spawanie gazowe (acetylenowo-tlenowe) i cięcie tlenowe. I.

Transkrypt:

Krzysztof Mazurkiewicz, Mariusz Bober przeglad Welding Technology Review DOI:.http://dx.doi.org/10.26628/ps.v90i8.920 Wpływ kształtu narzędzia w metodzie zgrzewania FSW stopu Al na jakość zgrzein The influence of a tool shape in the FSW method of Al alloy on weld quality Streszczenie W pracy przedstawiono wyniki badań zgrzewania metodą FSW (ang. Friction.Stir.Welding) stopu aluminium typu 6082. Analizowano wpływ kształtu narzędzia na jakość zgrzein. Zaprojektowano i wykonano modułowe narzędzia o różnej geometrii zarówno powierzchni tarcia oprawki, jak i narzędzia roboczego. Testy zgrzewania wykonano dla złączy nakładkowych i doczołowych na podkładce przy zmiennych parametrach procesu. Wykazano, iż zarówno geometria powierzchni tarcia, jak i kształt narzędzia roboczego istotnie wpływają na wygląd lica oraz jakość połączenia zgrzewanego. Słowa kluczowe: zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem (FSW); stop Al; zgrzeina tarciowa Abstract The paper presents the results of Friction Stir Welding Al 6082 alloy. The research focused on the influence of the tool shape on the quality of welds. Modular tools with different geometry for the shoulder surface and the probe were designed and made. Welding tests were performed for overlap and strapped butt joints and variable process parameters. Studies concluded that both the geometry of the shoulder and the probe significantly affect the appearance of the face and the quality of the welded connection. Keywords: Friction Stir Welding; Al alloy; friction weld Wstęp Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem FSW (ang. Friction.Stir.Welding), zostało opracowane w 1991 roku w Wielkiej Brytanii. Od tego momentu metoda ta jest nieustannie badana oraz rozwijana. Początkowo służyła do łączenia stopów aluminium. Dzisiaj umożliwia m.in. zgrzewanie stali, tytanu, miedzi oraz wykonywanie połączeń różnoimiennych, jak aluminium-miedz czy aluminium-stal. Głównymi zaletami FSW jest możliwość łączenia metali trudnospawalnych oraz uzyskiwanie wysokiej i powtarzalnej jakości połączeń. Proces spajania odbywa się w temperaturze niższej od temperatury topienia materiału rodzimego. Pozwala to uniknąć takich wad jak pęknięcia gorące, porowatość gazowa czy odkształcenia spowodowane krzepnięciem metalu. Umożliwia to też wykonywanie połączeń w każdej pozycji, ze względu na brak jeziorka ciekłego metalu. W porównaniu do spawania wyższa wytrzymałość strefy wpływu ciepła tego typu połączeń korzystnie wpływa na nośność konstrukcji. Co więcej, jest to technologia czysta ekologicznie, gdyż w jej trakcie nie powstają dymy czy gazy. W porównaniu do spawania metoda ta nie wymaga odpowiedniego przygotowania powierzchni, stosowania gazów osłonowych czy materiałów dodatkowych. Powyższe zalety w połączeniu z większym bezpieczeństwem, energooszczędnością procesu sprawiają, że technologia FSW jest coraz szerzej stosowana. Obecnie za jej pomocą wykonuje się obręcze kół, karoserie pojazdów samochodowych, układy zawieszenia, cysterny oraz statki [1]. Bardzo duże perspektywy zastosowania tej technologii związane są z przemysłem lotniczym i kosmicznym, gdzie metodą FSW zgrzewane są skrzydła, kadłuby oraz zbiorniki na paliwo. Dominującą grupę materiałów zgrzewanych metodą FSW stanowią stopy aluminium [2 4]. Stosunkowo dużo prac badawczych poświęconych jest modelowaniu zjawisk występujących w trakcie tego procesu, tj. rozkład temperatury i naprężeń, przepływ materiału [5,6] oraz strukturze i właściwościom zgrzein [7]. Natomiast w niniejszej pracy skoncentrowano się na badaniach wpływu kształtu narzędzia roboczego i parametrów procesu na formowanie się poprawnych zgrzein i o wysokiej estetyce. Wówczas, tego typu połączenia nie tylko spełniają wysokie wymagania eksploatacyjne, ale również minimalizują obróbkę wykańczającą. Mgr inż. Krzysztof Mazurkiewicz Smart Trading Company Sp. z o.o., dr inż. Mariusz Bober Politechnika Warszawska. Autor korespondencyjny/corresponding author: krzysztofm@smarttrading.pl 13

Stosowane materiały i urządzenia Opracowanie i wykonanie narzędzi roboczych Opracowując narzędzie robocze przyjęto następujące założenia. Pierwszym z nich był podział narzędzia na oprawkę z odpowiednim kołnierzem formującym zgrzeinę i wymienny trzpień. Modułowość narzędzia umożliwia przetestowanie większej ilości wariantów trzpień-kołnierz. Projekt oprawki zakładał także możliwość zamocowania jej we wrzecionie frezarki oraz zaplanowano wykonanie w niej przelotowego otworu pozwalającego na wybicie trzpienia. Na podstawie powyższych kryteriów, przeglądu literatury [8,9] oraz własnego doświadczenia zaprojektowano dwa typy oprawek o rożnej geometrii powierzchni trącej, tj. wklęsłą i helisoidalną. Średnica kołnierza oprawki wynosiła 20 mm (rys. 1). Zaprojektowany sposób mocowania zarówno trzpienia, jak i oprawki to znany z narzędzi do obróbki skrawaniem uchwyt Weldon. Oprawka wklęsła (rys. 1a), jest jedną z najczęściej spotykanych wśród narzędzi do zgrzewania tarciowego. Taki kształt kołnierza bardzo dobrze zapobiega wypływaniu materiału na zewnątrz zgrzeiny. Oprawka wypukła (rys. 1b) posiada helisę wysuniętą na wysokość 0,5 mm położoną na płaskim kołnierzu. Ma ona za zadanie przemieszczać wypływający materiał do środka zgrzeiny. Następnie zaprojektowano sześć wymiennych trzpieni (rys. 2). Część robocza każdego z nich wynosiła 6 lub 7 mm. Pierwsze cztery zaprojektowane trzpienie posiadały helisę odłożoną na ściętym stożku. Kształt ten miał wymuszać ruch materiału w głąb zgrzeiny. Projekty oprawek i trzpieni roboczych wykonano w programie SolidWorks. Obróbkę narzędzi przygotowano przy pomocy programu Esprit. Kod NC został wygenerowany przez postprocesor na podstawie zaprojektowanej ścieżki narzędzia. Obróbkę oprawek i trzpieni wykonano na tokarce Haas ST10 oraz centrum obróbczym Haas VF3. Jako materiał zastosowano stal HS6-5-2 (SW7M). Po obróbce skrawaniem narzędzia poddano zabiegowi utwardzania cieplnego. Zgrzewane materiały Stop aluminium o oznaczeniu 6082 i składzie chemicznym przedstawionym w tabeli 1 stanowił materiał zgrzewany. Do badań przygotowano dwa typy złączy: nakładkowe (nak) oraz doczołowe na podkładce (dnp) (rys. 3). Grubość nakładki wynosiła 4 mm a podstawy 6 mm. a) b) Rys. 3. Rodzaje złączy zgrzewanych: a) nakładkowe (nak), b) doczołowe z podkładką (dnp) Fig. 3. Types of welded joints: a) overlap (nak), b) strapped butt (dnp) a) b) Rys. 1. Oprawki trzpieni o różnej geometrii powierzchni trącej: a) wklęsła, b) helisoidalna Fig. 1. Probe holders with different geometry of the shoulder surface: a) concave, b) helix d) Rys. 2. Trzpienie robocze: a) helisoidalny 7 mm, b) helisoidalny 6 mm, c) helisoidalny ścięty, d) trójramienny Fig. 2. Probe: a) helix 7 mm, b) helix 6 mm, c) helix sheared, d) three-armed 14

Tablica I. Skład chemiczny stopu 6082 wg PN-EN 573-3 [7] Table I. Chemical composition of 6082 alloy according to PN-EN 573-3 [7] Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Al 0,7 1,3 0,45 0,55 0,08 0,12 0,4 1 0,6 1,2 0,23 0,27 0,18 0,22 0,08 0,12 reszta Tablica II. Parametry procesu zgrzewania wybór oprawki Table II. Parameters of the welding process selection of the probe holders Nr próby Oprawka Trzpień Typ połączenia Posuw pionowy Fz [mm/min] Posuw poziomy Fx [mm/min] Prędkość obrotowa [obr./min] 1 wklęsła helisoidalny dnp 8 125 800 2 helisoidalna helisoidalny dnp 8 125 800 3 wklęsła helisoidalny dnp 8 160 630 4 helisoidalna helisoidalny dnp 8 160 630 5 wklęsła helisoidalny ścięty dnp 8 160 630 6 wklęsła helisoidalny ścięty dnp 8 80 630 Tablica III. Parametry procesu zgrzewania wybór trzpienia Table III. Parameters of the welding process selection of the probe Nr próby Oprawka Trzpień Typ połączenia Posuw pionowy Fz [mm/min] Posuw poziomy Fx [mm/min] Prędkość obrotowa [obr./min] 1 wklęsła helisoidalny 6 mm dzp 8 80 630 2 wklęsła helisoidalny 6 mm ścięty dzp 8 80 630 3 wklęsła trójramienny dzp 8 80 630 4 wklęsła trójramienny zak 8 80 630 5 wklęsła trójramienny zak 8 80 630 6 wklęsła helisoidalny 7 mm ścięty zak 8 80 630 Urządzenie i parametry procesu Testy zgrzewania wykonano adaptując stanowisko wyposażone we frezarkę uniwersalną FU 321 firmy Arsenal. W celu precyzyjnego i stabilnego mocowania elementów stosowano dodatkowe oprzyrządowanie. Próby zgrzewania wykonano dla zmiennych paramentów procesu, tj. prędkość obrotowa, prędkość posuwu wzdłużnego i pionowego. Pierwszy etap badań miał na celu wybór oprawki a drugi najlepszego trzpienia. Warunki przebiegu pierwszego etapu badań przedstawiono w tablicy II. Z kolei w tablicy III zamieszczono parametry procesu zgrzewania zmierzające do wyboru najlepszego trzpienia. Wyniki badań Próby zgrzewania z zastosowaniem oprawek ze helisoidalną powierzchnią tarcia wykazały, iż po obu stronach zgrzeiny formuje się wypchnięty materiał (rys. 4a). Ponadto powierzchnia zgrzeiny po przejściu narzędzia nie jest gładka. Posiada liczne grudki i zadziory (rys. 5a). Tendencja ta występowała dla wszystkich stosowanych wariantów. Natomiast sam materiał jest przemieszany i wolny od niezgodności spawalniczych. Zgrzeiny wykonane z zastosowaniem oprawek z wklęsłą powierzchnią tarcia charakteryzowały się jednostronnym a) b) Rys. 4. Typowy przekrój poprzeczny zgrzeiny wykonanej z zastosowaniem oprawki: a) helisoidalnej, b) wklęsłej Fig. 4. A typical cross-section of a weld made by the probe holders: a) helix, b) concave 15

wypchnięciem materiału (rys. 4b). Powstająca tzw. falbana była nieznacznej grubości przez to łatwa do usunięcia. Na przekroju poprzecznym zgrzeiny nie obserwowano niezgodności spawalniczych. Powierzchnia zgrzeiny była bardzo gładka, regularna o wysokich walorach estetycznych (rys. 5b). Te argumenty zdecydowały, iż badania kontynuowano z zastosowaniem oprawek z wklęsłą powierzchnią tarcia. Na podstawie badań wykonanych zgodnie z parametrami zamieszczonymi w tablicy III wytypowano trzpień o geometrii warunkującej otrzymywanie zgrzein o wysokiej jakości. Wykazano, iż zastosowanie trzpieni helisoidalnych skutkuje niewystarczającym mieszaniem uplastycznionego materiału, a) b) Rys. 5. Widok powierzchni zgrzeiny wykonanej z zastosowaniem oprawki: a) helisoidalnej, b) wklęsłej Fig. 5. View of the face of the weld made by the probe holders a) helix, b) concave co w efekcie prowadzi do powstawania niezgodności (rys. 6a). Widoczne są pustki oraz przyklejenia zgrzeiny do materiału rodzimego. Zmiana geometrii trzpienia poprzez ścięcie helisy z trzech stron skutkowała zmniejszeniem regularności kształtu trzpienia, co doprowadziło do efektywniejszego mieszania materiału. W efekcie otrzymano zgrzeiny wolne od niezgodności (rys. 6b). Bardzo dobrą jakość zgrzein uzyskano stosując także trzpień helisoidalny trójstronnie ścięty o długości 7 mm (rys. 6c). Lico jest regularne i stosunkowo płaskie a głębokość zgrzania jest wyraz nie większa niż przy trzpieniu o tej samej geometrii i długości 6 mm. Należy spodziewać się również wyższej wytrzymałości takiego połączenia. Trzpień trójramienny jest w zasadzie dedykowany do połączeń nakładkowych. Natomiast celem badań był wybór narzędzia warunkującego otrzymywanie poprawnych zgrzein w złączach nakładkowych oraz doczołowych na podkładce. Na rysunku 7 przedstawiono widok zgrzein wykonanych trzpieniem trójramiennym w złączach doczołowym na podkładce i nakładkowym. Lico zgrzein wygląda estetycznie. Na powierzchni nie obserwowano wypchniętego materiału ani gratu. Wysoka jakość zgrzeiny eliminuję obróbkę skrawaniem, a więc ogranicza koszty. Natomiast na przekroju poprzecznym w obu przypadkach obserwowano pustkę na długości całej zgrzeiny. Jest ona również widoczna w miejscu wyjścia narzędzia (rys. 7c). Jest to spowodowane wypychaniem materiału do góry przez szerszy u dołu trzpień. Rys. 6. Przekrój poprzeczny zgrzein wykonanych z zastosowaniem trzpienia: a) helisoidalnego o długości 6 mm, b) helisoidalnego ściętego trójstronnie o długości 6 mm, c) helisoidalnego ściętego trójstronnie o długości 7 mm Fig. 6. Cross-section of welds made by probe: a) helix with a length of 6 mm, b) helix, cut from three sides, with a length of 6 mm, c) helix, cut from three sides, with a length of 7 mm Rys. 7. Widok złączy zgrzewanych wykonanych trzpieniem trójramiennym: a) złącze doczołowe na podkładce, b) złącze nakładkowe, c) obszar wyjścia narzędzia Fig. 7. View of welded joints made by the three-arm probe: a) strapped butt joints, b) overlap joints, c) tool exit area 16

Wnioski Na postawie przeprowadzonych badań można wysnuć następujące wnioski: Wybór poprawnej geometrii powierzchni tarcia oprawki istotnie wpływa na wygląd lica zgrzeiny. Zastosowanie oprawek z płaską powierzchnią tarcią prowadzi do otrzymania złączy zgrzewanych o znacznie wyższej estetyce niż dla oprawek z powierzchnią w kształcie helisy. Trzpienie o helisoidalnej geometrii nie zapewniają właściwego mieszania materiału przez co, zgrzeiny posiadają niezgodności. Bardzo dobrą jakość lica zgrzeiny można otrzymać stosując trzpienie trójramienne. Natomiast we wnętrzu zgrzeiny występują niezgodności w postaci pustek i przyklejeń. Zmodyfikowane trzpienie helisoidalne poprzez trójstronne ścięcie pobocznicy oferują stosunkowo dobrą jakość lica oraz prawidłowe zgrzanie elementów zarówno w złączach nakładkowym, jak i doczołowym na podkładce. Literatura [1] Lacki P., Derlatka A.: Zastosowanie technologii FSW w strukturach aluminiowych, Obróbka Plastyczna Metali, 2013, vol. XXIV, nr 3, s. 205-218. [2] Bogucki R., Pietras A., Węglowska A.: Zgrzewanie tarciowe stopu aluminium EN AW-6005A metodą FSW, Szybkobieżne Pojazdy Gąsienicowe, nr 1, (25), 2010, s. 85-100. [3] Doude H, Schneider J., Patton B., Stafford S., Waters T., Varner C.: Optimizing weld quality of a friction stir welded aluminum alloy, Journal of Materials Processing Technology, 2015, vol. 222, pp. 188-196. [4] Miara D., Matusiak J.: Wysokowydajne zgrzewanie FSW stopu aluminium przerabianego plastycznie, Przegląd Spawalnictwa, 2017, vol. 89, nr 10, s. 27-31. [5] El-Sayed M.M., Shash A.Y., Abd-Rabou M.: Finite element modeling of aluminum alloy AA5083-O friction stir welding process, Journal of Materials Processing Tech., Volume 252, February 2018, pp. 13-24. [6] Taysoma B.S., Sorensena C.D., Hedengrenb J.D.: Dynamic modeling of friction stir welding for model predictive control, Journal of Manufacturing Processes 23, 2016, pp. 165-174. [7] Kalemba I., Dymek S.: Mikrostruktura i właściwości połączeń stopów aluminium wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału zgrzeiny, Przegląd Spawalnictwa, 2011, vol. 83, nr 7, s. 45-50. [8] Zhang Y.N., Cao X., Larose S., Wanjara P.: Review fo tools for friciton stir welding and processing, Canadian Metallurgical Quarterly, 2012, vol. 51, no. 3, pp. 250-261. [9] Wojsyk K., Kudła K.: Analiza konstrukcji i opracowanie geometrii narzędzi do zgrzewania złączy ze stopów metali metodą FSW, Przegląd Spawalnictwa, 2015, vol. 87, nr 10, s. 42-44. 17