Friction stir welding of aa6063 aluminum alloy and 430 stainless steel lap joint

โดย กิตติพงษ์ กิมะพงศ์ , อนินท์ มีมนต์ และบุญส่ง จงกลณี

ปี 2551

บทคัดย่อ (Abstract)

รอยต่อระหว่างอลูมิเนียมและเหล็กมีการใช้งานอย่างแพร่หลายเพิ่มขึ้นในงานอุตสาหกรรมเนื่องจากมีข้อดีที่สามารถลดน้ำหนักโครงสร้างได้ อย่างไรก็ตามการต่อเชื่อมรอยต่อระหว่างเหล็กและอลูมิเนียมนั้นยังคงเป็นปัญหาในงานอุตสาหกรรมเพื่อให้ได้รอยต่อที่แข็งแรง ด้วยเหตุนี้ปัจจุบันจึงมีการค้นหาวิธีการเชื่อมอื่นๆ เพื่อใช้เชื่อมรอยต่อให้มีความแข็งแรงสูงอย่างต่อเนื่อง รายงานฉบับนี้มีจุดประสงค์ เพื่อประยุกต์การเชื่อมด้วยการเสียดทานแบบกวนในการเชื่อมรอยต่อเกยระหว่างอลูมิเนียมเกรด AA6063 เหล็กกล้าไร้สนิม 430 และทำการศึกษาการเปลี่ยนแปลงตัวแปรการเชื่อมต่างๆ ที่มีผลต่อความต้านทานแรงดึงเฉือนของรอยต่อ ผลการทดลองพบว่า การเปลี่ยนแปลงตัวแปรการเชื่อมส่งผลต่อคุณภาพและความแข็งแรงเฉือนดึงของรอยต่อเกยอลูมิเนียมผสมเกรด 6063 และเหล็กกล้าไร้สนิม 430 ตัวแปรการเชื่อมที่ทำให้เกิดแนวเชื่อมมีความแข็งแรงสูงสุด คือ ความเร็วรอบ 250 rpm ความเร็วเดินแนวเชื่อม 50 mm/min ความลึกของตัวกวน 3.1 มม. และความเอียงของตัวกวน 2 º ที่แสดงความแข็งแรงเฉือนดึงที่มีค่าประมาณ 11871N และ มีค่าสูงกว่าอลูมิเนียมหลัก ความเร็วรอบที่ต่ำทำให้ความแข็งแรงเฉือนดึงของรอยต่อเพิ่มขึ้น ความเร็วในการเดินแนวเชื่อมที่เพิ่มขึ้นทำให้ค่าความแข็งแรงของรอยต่อมีค่าที่เพิ่มขึ้น ความลึกของตัวกวนที่เพิ่มขึ้นทำให้ค่าความแข็งแรงของรอยต่อมีค่าที่เพิ่มขึ้น ความลึกของตัวกวนที่เพิ่มขึ้นทำให้ความแข็งแรงของรอยต่อมีค่าเพิ่มมากขึ้น ความเอียงของตัวกวนที่เพิ่มขึ้นทำให้แรงในการกด อัด และกวนให้เศษเหล็กดันขึ้นไปยึดกับอลูมิเนียมมีค่ามากขึ้น ทำให้เพิ่มความแข็งแรงของรอยต่อได้ โครงสร้างจุลภาคของรอยต่อแสด่งการเกิดเกรนใหม่ที่มีรูปร่างที่กลมมนและมีขนาดเล็กบริเวณด้านอลูมิเนียม ขณะเดียวกันที่อินเทอร์เฟสระหว่างอลูมิเนียมและเหล้กนั้นแสดงการเกาะยึดกันแน่นของชั้นการอัดตัวแน่นระหว่างอลูมิเนียมและเหล็ก และเกิดส่วนของเหล้กถูกดันขึ้นไปยึดเนื้ออลูมิเนียมในพื้นที่การกวน

A joint of aluminum and steel is increasingly applied in various industries because the joint has a good advantage for reducing the weight of structures. However, the welding process that could successfully produce a higher strength of a joint between aluminum and steel is still a problem in an industry. Therefore, in a present day, the welding process that could give a higher joint strength is continuously discovered to solve a problem. This research work aims to apply a friction stir welding to weld a lap joint between AA6063 and AISI 430 stainless steel and vary a welding parameter that influences the tensile shear strength of a joint. The result was found that a variation of the welding parameter influenced the quality and the tensile shear strength of the joint between AA6063 and AISI430 stainless steel. The welding parameter that gave a maximum strength was a rotating speed of 250 rpm, a welding speed of 50 11871 N that was stronger that that of aluminum base metal. Decreasing of the rotating speed, increasing of the welding speed and increasing of the pin depth could effectively increase a joint strength. However, if the pin depth was too high, the joint strength was decreased because the defect was produced along the joint interface. Increasing of the tool tilt angle also increased the joint strength because it increased a force to compress, rub and stir the steel part to combine aluminum and steel. Microstructure of the joint showed a re-crystallization grain that has around and small shape at the aluminum side and show a good combination between aluminum and steel on the joint interface. Some steel part was pushed to aluminum side and bonded with a stirred aluminum in a stir zone.

DOWNLOAD : การเชื่อมด้วยการเสียดทานแบบกวนรอยต่อเกยระหว่างอลูมิเนียม AA6063 และเหล็กกล้าไร้สนิม 430