Własności zakładkowych złączy spajanych metodą zgrzewania tarciowego z przemieszaniem (FSW – Friction Stir Welding)

Praca dotyczy problemu łączenia złączy zakładkowych wykonanych ze stopów aluminium technologią zgrzewania tarciowego z przemieszaniem FSW. Analizie poddano budowę złącza w strefach: natarcia, wpływu ciepła oraz spływu. Wykazano dużą niejednorodność i asymetrię złącza, charakteryzującą się wyraźną granicą między materiałem po rekrystalizacji i odkształceniu termomechanicznym. Próby ścinania ujawniły występowanie obszaru w strefie spływu, w którym występują przyklejenia między łączonymi elementami, obniżając jego wytrzymałość. W obszarze natarcia elementem decydującym o charakterze zniszczenia jest kształt linii styku łączonych materiałów. Dokonano analizy siły docisku oraz położenia narzędzia na jakość zgrzein. Wykazano, że najlepsze efekty łączenia uzyskuje się prowadząc proces zgrzewania z kontrolowaną siłą docisku i z zachowaniem odpowiedniego ustawienia kąta pochylenia oraz głębokości jego zanurzenia w materiale.

This paper regards the problem of creating overlap joints made of aluminum alloys using the technology of friction stir welding, FSW. The structure of a joint was analyzed in the advancing zone, the heat affected zone and the retreating zone. It was shown that the joint is nonuniform and asymmetric. The nonuniformity and asymmetry of the joint are characterized by a distinct border between material that was recrystallized and thermomechanically deformed. Shear tests demonstrated the existence of the area in the retreating zone where bonding between joined elements occurs. This reduces the joint strength. In the advancing zone, the shape of the boundary line between joined materials is the factor determining the character of material failure. The work analyzes the impact of downward force and tool position on the quality of welds. It was shown that for the welding process the best results can be achieved by controlling downward force and maintaining appropriate tilt angle and depth of tool penetration.