The Plastic Deformation of RFSSW Joints During Tensile Tests

The dynamic development of the friction stir welding (FSW) technology is the basis for the design of durabe joints inter alia in the aviation industry. This technology has a prospective application, especially for the aluminum alloys. It is suitable for a broad spectrum of permanent joints. The joints obtained by FSW technology are characterized by good mechanical properties. In this paper, the friction stir spot welding joints were analysed. The example of a structure made using this technology were presented. The lap joints made of 2mm Al 6061-T6 sheets were the investigation subject. The different spot welds arrangements were analysed. The tensile test were performed with optical deformation measurement system, which allow to obtain the plastic deformation field on the sample surface. The plastic strain graphs for the characteristic line passing through the maximum deformation were registered and presented. The experimental results were compared to the FEM numerical analysis. The numerical models were built with 3D-solid elements. The boundary conditions, material properties and geometry of the joints were identical as during experimental investigation. The mechanism of deformation of welded joints during tensile test was described and explained. It has been found that the arrangement of the spot welds with respect to the tensile direction has an important influence on the behaviour and deformation of lap joint.

Dynamiczny rozwój technologii zgrzewania tarciowego z mieszaniem (FSW) jest podstawą do projektowania wytrzymałych połączeń między innymi w przemyśle lotniczym. Technologia ta, szczególnie dla stopów aluminium, ma perspektywiczne zastosowanie. Nadaje się do wykonywania szerokiego spektrum połączeń nierozłącznych. Połączenia uzyskane przy użyciu tej technologii cechują się dobrymi właściwościami mechanicznymi i użytkowymi. W pracy analizowano połączenia uzyskane przy użyciu technologii punktowego zgrzewania tarciowego z mieszaniem (RFSSW). Zaprezentowano przykład elementu konstrukcji wykonanej przy użyciu tej technologii. Przedmiotem badań w pracy były połączenia zakładkowe wykonane z 2mm blachy Al 6061-T6. Połączenia zgrzewane różniły się ułożeniem zgrzein punktowych. Próbki rozciągano na maszynie wytrzymałościowej, jednocześnie dokonując pomiaru przy użyciu optycznego systemu pomiaru deformacji. Przy użyciu tego systemu uzyskano pole odkształceń plastycznych na powierzchni rozciąganej próbki. Zarejestrowano i przedstawiono wykresy odkształceń plastycznych dla charakterystycznych linii przechodzących przez maksimum odkształcenia. Wyniki badań doświadczalnych odniesiono do przeprowadzonej analizy numerycznej MES. Model numeryczny zbudowano z elementów typu 3D solid. W modelu odwzorowano warunki brzegowe przeprowadzonej próby, właściwości materiału i geometrię złącza. Opisano i wyjaśniono mechanizm deformacji złącz zgrzewanych podczas rozciągania. Stwierdzono, że położenie zgrzein w stosunku do kierunku rozciągania ma istotny wpływ na pracę i deformację połączenia zakładkowego.