The subject of this doctoral research was to study the weldability using the FSW process of light alloys of aluminum and magnesium. In particular, after a first phase illustrative of FSW technology is has undertaken a series of experimental work summarized below. It started with the welding of butt joints by analyzing three main topics, the first of which has studied the weldability of a joint between dissimilar alloy AZ31 and AA6061 through a macro and microstructural characterization. The results showed a welding without defects with the area of the nugget characterized by widespread phenomena of recrystallization in both alloys and phenomena of interdiffusion of aluminum in magnesium and magnesium in aluminum, in the form of secondary precipitation. In the second work was investigated the creep strength of a magnesium alloy AZ31 welded FSW. Following the creep tests performed , the observations of the curves showed that the beginning of the tertiary stage of the samples FSW occurs for lower values than the base material. The research for the butt joint configurations ended with a new welding technique which involved the double-pass, i.e. the weld on both sides of the sheets. A comparison of the AZ31 alloy welded joints on one side with those from two sides showed that the samples welded with technique from two sides, show a trend toward the elimination of discontinuities obtained with single pass, in addition, in the welded joints with technical double pass, there is an increase in the hardness values of the mixing zone similar to the single-pass and slightly higher, but there is a better fitting in the decrease of the valuesuntil arrive in the area of the unaffected base material. From tensile tests it was found that the samples welded with double-pass had an increase of tensile strength (UTS) of about 9%. The research has been followed with the analysis of welding of lap joints and with dissimilar thicknesses to vary the process parameters and the configuration of the tool. In this regard, we have tried to assess the weldability of an aluminum alloy AA5754 with dissimilar thicknesses. It has made the analysis of variance for the three factors considered as variables of the process and has assessed the effect of individual factors and give them a percentage on the importance of control of the process. The results obtained showed a high variability, in particular with the decrease of the rotation speed and with the increase of the translation speed.

Oggetto del presente dottorato di ricerca è stato lo studio della saldabilità mediante il processo FSW delle leghe leggere d’alluminio e magnesio. In particolare, dopo una prima fase illustrativa della tecnologia FSW, si è intrapresa una sequenza di lavori sperimentali di seguito riassunti. Si è cominciato con la saldatura di giunti testa-testa analizzando tre argomenti principali, il primo dei quali studiava la saldabilità di un giunto dissimile tra una lega AZ31 e una AA6061 attraverso una caratterizzazione macro e microstrutturale. I risultati hanno evidenziato una saldatura priva di difetti con la zona del nugget caratterizzata da estesi fenomeni di ricristallizzazione in entrambe le leghe e fenomeni di interdiffusione sotto forma di precipitazione secondaria. Nel secondo lavoro si è ricercata la plasticità di giunti FWS dissimili alluminio-magnesio sottoposti alle alte temperature. Nel regime di alta sollecitazione, la deformazione del creep si è concentrata in questa parte del campione, mentre il metallo base AA6061 è rimasto indeformato. Nel regime di bassa sollecitazione, la deformazione si è avuta in modo più omogeneamente distribuito tra il materiale base AZ31 e la zona di mescolamento. La ricerca delle configurazioni d’estremità si è conclusa con una nuova tecnica di saldatura che prevedeva la doppia passata, ossia la saldatura da ambo i lati delle lamiere. Una comparazione dei giunti di lega AZ31 saldati da un lato con quelli da due lati ha evidenziato che nei giunti saldati con tecnica a doppia passata, si registra un aumento dei valori della durezza nella zona di mescolamento simili a quelli a singola passata e leggermente più elevati, ma si nota un miglior raccordo nella diminuzione dei valori fino ad arrivare nella zona inalterata del materiale base. Dalle prove di trazione si registra che i campioni saldati con doppia passata hanno avuto un incremento del carico di rottura (UTS) di circa il 9%. La ricerca ha avuto seguito con l’analisi della saldatura di giunti di sovrapposizione e con spessori. A tal proposito, si è cercato di valutare la saldabilità di una lega di Al AA5754 e spessori dissimili attraverso un piano di prove di saldatura. Si è fatta l’analisi della varianza per i tre fattori considerati come variabili e si è valutato l'effetto dei singoli fattori attribuendo loro una percentuale sull’importanza di controllo del processo stesso. I risultati ottenuti hanno manifestato una elevata variabilità, in particolare con la diminuzione della velocità di rotazione e con l'aumentare della velocità di traslazione.

Analisi delle problematiche della FSW di leghe eleggere avanzate / Quercetti, Giovanni. - (2014 Mar 07).

Analisi delle problematiche della FSW di leghe eleggere avanzate

Quercetti, Giovanni
2014-03-07

Abstract

The subject of this doctoral research was to study the weldability using the FSW process of light alloys of aluminum and magnesium. In particular, after a first phase illustrative of FSW technology is has undertaken a series of experimental work summarized below. It started with the welding of butt joints by analyzing three main topics, the first of which has studied the weldability of a joint between dissimilar alloy AZ31 and AA6061 through a macro and microstructural characterization. The results showed a welding without defects with the area of the nugget characterized by widespread phenomena of recrystallization in both alloys and phenomena of interdiffusion of aluminum in magnesium and magnesium in aluminum, in the form of secondary precipitation. In the second work was investigated the creep strength of a magnesium alloy AZ31 welded FSW. Following the creep tests performed , the observations of the curves showed that the beginning of the tertiary stage of the samples FSW occurs for lower values than the base material. The research for the butt joint configurations ended with a new welding technique which involved the double-pass, i.e. the weld on both sides of the sheets. A comparison of the AZ31 alloy welded joints on one side with those from two sides showed that the samples welded with technique from two sides, show a trend toward the elimination of discontinuities obtained with single pass, in addition, in the welded joints with technical double pass, there is an increase in the hardness values of the mixing zone similar to the single-pass and slightly higher, but there is a better fitting in the decrease of the valuesuntil arrive in the area of the unaffected base material. From tensile tests it was found that the samples welded with double-pass had an increase of tensile strength (UTS) of about 9%. The research has been followed with the analysis of welding of lap joints and with dissimilar thicknesses to vary the process parameters and the configuration of the tool. In this regard, we have tried to assess the weldability of an aluminum alloy AA5754 with dissimilar thicknesses. It has made the analysis of variance for the three factors considered as variables of the process and has assessed the effect of individual factors and give them a percentage on the importance of control of the process. The results obtained showed a high variability, in particular with the decrease of the rotation speed and with the increase of the translation speed.
7-mar-2014
Oggetto del presente dottorato di ricerca è stato lo studio della saldabilità mediante il processo FSW delle leghe leggere d’alluminio e magnesio. In particolare, dopo una prima fase illustrativa della tecnologia FSW, si è intrapresa una sequenza di lavori sperimentali di seguito riassunti. Si è cominciato con la saldatura di giunti testa-testa analizzando tre argomenti principali, il primo dei quali studiava la saldabilità di un giunto dissimile tra una lega AZ31 e una AA6061 attraverso una caratterizzazione macro e microstrutturale. I risultati hanno evidenziato una saldatura priva di difetti con la zona del nugget caratterizzata da estesi fenomeni di ricristallizzazione in entrambe le leghe e fenomeni di interdiffusione sotto forma di precipitazione secondaria. Nel secondo lavoro si è ricercata la plasticità di giunti FWS dissimili alluminio-magnesio sottoposti alle alte temperature. Nel regime di alta sollecitazione, la deformazione del creep si è concentrata in questa parte del campione, mentre il metallo base AA6061 è rimasto indeformato. Nel regime di bassa sollecitazione, la deformazione si è avuta in modo più omogeneamente distribuito tra il materiale base AZ31 e la zona di mescolamento. La ricerca delle configurazioni d’estremità si è conclusa con una nuova tecnica di saldatura che prevedeva la doppia passata, ossia la saldatura da ambo i lati delle lamiere. Una comparazione dei giunti di lega AZ31 saldati da un lato con quelli da due lati ha evidenziato che nei giunti saldati con tecnica a doppia passata, si registra un aumento dei valori della durezza nella zona di mescolamento simili a quelli a singola passata e leggermente più elevati, ma si nota un miglior raccordo nella diminuzione dei valori fino ad arrivare nella zona inalterata del materiale base. Dalle prove di trazione si registra che i campioni saldati con doppia passata hanno avuto un incremento del carico di rottura (UTS) di circa il 9%. La ricerca ha avuto seguito con l’analisi della saldatura di giunti di sovrapposizione e con spessori. A tal proposito, si è cercato di valutare la saldabilità di una lega di Al AA5754 e spessori dissimili attraverso un piano di prove di saldatura. Si è fatta l’analisi della varianza per i tre fattori considerati come variabili e si è valutato l'effetto dei singoli fattori attribuendo loro una percentuale sull’importanza di controllo del processo stesso. I risultati ottenuti hanno manifestato una elevata variabilità, in particolare con la diminuzione della velocità di rotazione e con l'aumentare della velocità di traslazione.
FSW
Leghe leggere
Saldatura friction Stir Welding
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11566/242841
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