Effect of tool shoulder on friction spot joining joint strength between AA1100 aluminum alloy and SUS304 stainless steel
โดย อดิศร เปลี่ยนดิษฐ
ปี 2557
บทคัดย่อ
การควบคุมการรวมตัวของวัสดุไหลตัวรอบผิวสัมผัสรอยต่อการเชื่อมเสียดทานกวนจุดเป็นตัวแปรสำคัญในการทำให้เกิดโลหะเชื่อมคุณภาพสูง การควบคุมนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อรูปร่างเครื่องมือเชื่อมและตัวแปรการเชื่อมที่เหมาะสมถูกออกแบบและประยุกต์ใช้ในการเชื่อมรอยต่อเกยด้วยเหตุนี้งานวิจัยจึงมีวัตถุประสงค์ในการศึกษาอิทธิพลของรูปร่างบ่าเครื่องมือเชื่อมเสียดทานกวนจุดที่มีผลต่อแรงดึงเฉือนของรอยต่อเกยระหว่างอลูมิเนียมผสม AA1100 และเหล็กกล้าไร้สนิม SUS304 วัสดุที่ใช้ในการทดลอง คือ อลูมิเนียมผสม AA1100 และเหล็กกล้าไร้สนิม SUS304 วัสดุถูกเตรียมให้มีรูปร่างสี่เหลี่ยมผืนผ้า ยาว 100 มม. กว้าง 30 มม. และหนา 1 มม. รอยต่อเกยถูกเชื่อมเสียดทานกวนจุดด้วยตัวแปรการเชื่อมต่าง ๆ เช่น ทรงบ่าเครื่องมือเชื่อม 5 รูปแบบความเร็วรอบ 2500-4000 รอบ/นาที และอัตราการป้อนเครื่องมือ 4-8 มม./นาที ชิ้นงานเชื่อมที่ได้ถูกนามาทำการ เตรียมและทำการตรวจสอบความแข็งแรงเฉือน ความแข็ง และโครงสร้างโลหะวิทยาของรอยต่อ ผลการทดลองโดยสรุปมีดังต่อไปนี้ การเพิ่มผิวสัมผัสระหว่างพื้นที่ผิวบ่าเครื่องมือและโลหะเชื่อม ส่งผลทำให้ความหนาอลูมิเนียมด้านล่างบ่าเครื่องมือที่ผิวสัมผัสรอยต่อเกยลดลง และมีผล ทำให้ความแข็งแรงของรอยต่อลดลงทั้งนี้เนื่องจากเกิดการกำจัดอลูมิเนียมออกจากผิวสัมผัสซึ่งจะ ลดการรวมตัวของโลหะเชื่อมการใช้ตัวแปรการเชื่อมประกอบด้วยบ่าเครื่องมือเชื่อมแบบแบนเรียบความเร็วรอบ 3000 รอบ/นาที และอัตราการป้อนเครื่องมือ 8 มม./นาที จะได้รอยต่อที่มีขนาดความแข็งแรงดึงเฉือนสูงสุด 2110 นิวตัน และความแข็ง 63 วิกเกอร์สเกล
The combination control of material flow around the friction stir spot welding (FSSW) lap joint interface was an important factor to produce a perfect joint. This control could be succeeding when proper FSSW tool geometries and welding parameters were designed and applied for producing a joint. Therefore, this research aimed to study the effect of FSSW tool shoulder geometries on tensile shear strength of the AA1100 aluminum alloy and the SUS304 stainless steel lap joint. The experimental materials used in this research were the AA1100 aluminum alloy and the SUS304 stainless steel with 1 mm in thick. The sample materials were cut into a rectangular shape 100 mm in length and 30 mm in width. The experiment was carry out by using a FSSW process that applied different parameters i.e. 5 types of FSSW tool shoulder, the rotating speed of 2500-4000 rpm and the inserting rate of 4-10 mm/min. The welded specimens were investigated for its tensile strength, hardness and macro-microstructure. The experimental results can be summarized as follows. Increasing the contact surface between the tool shoulder surface and a weld metal decrease the aluminum thickness at the joint interface. This was resulted in decreasing the metal combination and decreasing the joint strength. The maximum tensile shear strength of 2110 N and hardness of 63 HV were obtained when the flat tool shoulder, the rotating speed of 3000 rpm and the insert rate of 8 mm/min were applied for producing the joint.