Microstructure and properties of friction stir butt-welded magnesium casting alloys

The article presents results of testing the quality of FSW welded joints made in plates of various magnesium casting alloys, including MCMgAl9Zn1 (AZ91), MCMgRe3Zn2Zr (ZRE1), MCMgRe2Ag2Zr (MSR-B) and MCMgY4Re3Zr (WE43). In this paper, all results for magnesium casting alloy AZ91 are presented, whereas for other alloys (ZRE1, MSR-B and WE43) only selected testing results for best parameters have been chosen and shown. Butt joints were produced on the friction welding machine built on the base of the conventional vertical milling machine. Quality assessment included the visual inspection, temperature measurements in welding region, tensile strength testing, analysis of the weld structure, hardness, weld force and torque measurements. Research aimed at the recognition of the FSW abilities to weld cast magnesium alloys, the influence of the welding conditions on the welds' properties as well as their structures. The research results have revealed that cast magnesium alloys are weldable using FSW process - it is possible to produce joints of very good quality in relatively narrow range of parameters and the strength of the joints is satisfactory. In order to acquire joints of the best quality it is recommended that workpieces should be rigidly clamped and the welding speed should be limited. The best mechanical properties have been obtained for friction with rotation speed of 355 rpm.

W artykule przedstawiono wyniki badań jakości złączy, wykonanych metodą zgrzewania tarciowego z mieszaniem materiału zgrzeiny (FSW), odlewniczych stopów magnezu MCMgAl9Zn1 (AZ91), MCMgRe3Zn2Zr (ZRE1), MCMgRe2Ag2Zr (MSR-B), MCMgY4Re3Zr (WE43). Złącza wykonywano na zgrzewarce zbudowanej na bazie frezarki konwencjonalnej. Ocenę jakości złączy przeprowadzono w oparciu o badania wizualne, pomiary temperatury obszaru zgrzewania, badania szczelności złączy metodą penetracyjną, badania wytrzymałości na rozciąganie, analizę budowy strukturalnej zgrzein, badania twardości. Celem badań było poznanie możliwości zgrzewania FSW odlewniczych stopów magnezu, wpływu warunków zgrzewania na własności złączy oraz budowę strukturalną zgrzein. Wyniki badań wskazują na dobrą zgrzewalność odlewniczych stopów magnezu metodą FSW - poprawne złącza można uzyskać w stosunkowo wąskim zakresie parametrów zgrzewania, a wytrzymałość tych złączy jest zadowalająca. W celu uzyskania złączy o najwyższej jakości elementy muszą być dociśnięte do siebie, a proces zgrzewania nie może być prowadzony z nadmierną prędkością. Najlepsze własności wytrzymałościowe uzyskano prowadząc proces tarcia z prędkością obrotową narzędzia 355 obr/min.