تاثیر حرارت ورودی بر ریزساختار و خواص مکانیکی جوشکاری ورق های نازک آلومینیوم 5456 با روش های TIG و MIG

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد،

2 استادیار مرکز تحقیقات مواد پیشرفته، دانشکده مهندسی مواد، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی

3 شرکت صنایع هواپیماسازی ایران (هسا)

چکیده

در این پژوهش تاثیر حرارت ورودی بر ریزساختار و رفتار مکانیکی در اتصال ورق های نازک آلومینیوم سری 5456 در دو فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن_گاز (GTAW) و جوشکاری قوسی فلز_گاز (GMAW) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور فلز پایه‌ی آلومینیوم با ضخامت 9/0 میلی متر، فلز پرکننده ی ER5356 به قطر 2/1 میلی متر و گاز محافظ آرگون مورد استفاده قرار گرفت. ریزساختار و سطح مقطع شکست بترتیب توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. همچنین برای بررسی خواص مکانیکی اتصال، از آزمون های کشش و ریزسختی استفاده شد. نتایج نشان داد که ریزساختار در فرآیند جوشکاری TIG بصورت دندریتی هم محور و در حالت جوشکاری MIG بصورت دندریتی ستونی می باشد. ریز ساختار در روش جوشکاری TIG به دلیل حرارت ورودی کمتر و در نتیجه گرادیان دمایی پایین تر نسبت به نمونه ی MIG ریزتر و پراکنده تر است که خود عامل افزایش استحکام و درصد ازدیاد طول نمونه ی TIG نسبت به نمونه ی MIG شده است. همچنین سطح شکست در نمونه ی TIGشامل دیمپل های ریز و حفرات قیفی شکل بوده و شکست از نوع نرم اتفاق افتاده است در صورتی که شکست در نمونه ی MIGاز نوع نیمه ترد مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of Input Heat on Microstructure and Mechanical Properties of Aluminum 5456 Thin Sheets Welding by TIG and MIG Methods

نویسندگان [English]

  • Hossein Maddahi 1
  • Iman Ebrahimzadeh 2
  • Ahmad Tahvilian 3
1 Advanced Materials Research Center, Department of Materials Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University
2 Advanced Materials Research Center, Department of Materials Engineering, Najafabad Branch, Islamic Azad University, Najafabad, Iran
3 Iran Aircraft Manufacturing Industrial Company
چکیده [English]

In this study, the effect of the heat input on the microstructure and mechanical behavior of the 5456 series aluminum thin sheets in two processes of gas tungsten arc welding (GTAW) and gas metal arc welding of (GMAW) was investigated. For this purpose, the aluminum base metal with a thickness of 0.9 mm, ER5356 as metal filler with a diameter of 1.2 mm and argon gas were used. Microstructure and fracture surface were studied by optical microscopy and scanning electron microscopy respectively. Also, to study the mechanical properties of the joint, the tensile and microhardness tests were used. The results shows that the microstructure of TIG and MIG welding process is coaxially dendrite and dendritic columnar respectively. The microstructure of TIG welded sample was finer than MIG welded sample as a result of lower heat input and lower temperature gradient. This event cause increase in strength and elongation in TIG welded sample compared to MIG welded sample. Also, the fracture surface of TIG sample is consists of the fine dumplings and funnel-shaped cavities, and so the ductile fracture has occurred, but the semi brittle failure was done in the MIG sample.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aluminum thin sheet
  • Gas Tungsten arc welding
  • Gas Metal arc welding
  • Mechanical properties
  • Microstructure

 [1] Davis JR. Aluminium structure design and fabrication guide. 1th ed, shio structure committee, October 2008.

[2]م. الیاسی، ع. ابوکاظمپور،"انتخاب آلومینیم­های مناسب در سازه­های دریایی"، پنجمین همایش ملی صنایع فراساحل، تهران، دانشگاه صنعتی شریف، 1392.

[3]ح. علیمردان، ص. منافی، ج. صیدی،" اتصال نفوذی آلیاژهایAZ31منیزیم و آلومینیوم 7075 تحت تاثیر پارامتر دما"، فصلنامه فرایندهای نوین در ساخت و تولید، سال دوم، شماره سوم، 1392.

[4] Nazarpoor V, Soltanipoor A, Farmanesh K. Effect of Pulse Current on Mechanical, Metallurgical and CorrosionProperties of AA 5083 Aluminum Alloy Pulse TIG Welded Joints. Journal of Materials Science. 2010; 2(1): 54-67.

[5] اردشیر طهماسبی ، آلومینیوم ، چاپ اول ، نشر جامعه ریخته گران ایران، صفحات 1-27، 1364.

[6] Kumar R, Dilthey U, Dwivedi DK, Ghosh PK. Thin sheet welding of Al 6082 alloy by AC pulse-GMA and AC wave pulse-GMA welding. Materials and Design. 2009; 30: 306–313.

[7]Madhusudhan RG, Gokhale AA, Prasad R K. Optimization of pulse frequency in pulsed current gas tungsten arc welding of aluminium – lithium. J Mater Sci Technol. 1998; 14: 61–6.

[8] Kah P, Jibril A, Martikainen J and Suoranta R. Process Possibility of Welding Thin Aluminium Alloys. Mechanical and Materials Engineering (IJMME).2012; 7: 232-42.

[9]Chen W & Molian P. Dual-beam laser welding of ultra-thin AA 5052-H19 aluminum. Adv Manuf Technol. 2008; 39: 889–97.

[10] Bakavos D, Chen Y, Babout L and Prangnell P.Material Interactions in a Novel Pinless Tool Approach to Friction Stir Spot Welding Thin Aluminum Sheet. Metallurgical and Materials Transactions. 2011; 42: 1266-82.

[11]Kou S, Kanevsky T and Fyfitch S. Welding Thin Plates of Aluminum Alloys A Quantitative Heat-Flow Analysis.  Welding Research Supplement. 62nd AWS Annual Meeting held in Cleveland, Ohi. 1982:175-81.

[12] Prakash J,Tewari SP, Srivastava BK.Shielding Gas for Welding of Aluminium Alloys by TIG/MIG Welding-A Review. Modern Engineering Research. 2011; 1(2): 690-9.

[13] Lakshminarayanan AK & Balasubramanian V &Elangovan K. Effect of welding processes on tensile properties of AA6061 aluminium alloy joints. Adv Manuf Technol. 2009; 40: 286–96.

[14]Khotiyan SK, Kumar S. Investigation of Microstructure and Mechanical Properties of TIG and MIG Welding Using Aluminium Alloy Education and Science Research. 2014; 1: 90-6.

[15] Yeni C, Sayer S, Pakdil M. Comparison of mechanical and microstructural behaviour of TIG, MIG and friction stir welded 7075 aluminium alloy. Kovove Mater. 2009; 47: 341–7.

[16] Singh V, Paroothi V. Study of Microstructure and Mechanical properties of aluminum alloy welded by MIG and TIG welding processes.

[17] S. Arunkumar, P. Rangarajan, K. Devakumaran, P. Sathiya,"Comparative study on transverse shrinkage, mechanical and metallurgical properties of AA2219 aluminium weld joints prepared by gas tungsten arc and gas metal arc welding processes",Defence Technology, Vol. 11, pp. 262-268, 2015. 

[18] ASTM E8-00 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials.

[19] ASTM E92-82 Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials.

[20]شمعانیان. م، و اشرفی. ع،" متالوژی جوشکاری"، مرکز نشر دانشگاه صنعتی اصفهان، ویرایش سوم، 1391.

[21] بهنام صادقی، حسن شریفی، مهدی رفیعی،" ارزیابیخواص اتصال غیرهمجنس فولاد زنگ نزن آستنیتیA321به فولاد کربنیA537CL1به روش GTAW"، علوموفناوریجوشکاریایران،سالسوم، شماره 1،صفحه10-20، 1396.

[22] ع. محمودیان، ی. یعقوبی­نژاد،" شبیه­سازی ریزساختار منطقه متاثر از حرارت و پروفیل دمایی در جوشکاریGTAWفولاد زنگ­نزن 316 "، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی مواد مجلسی، سال دوم، شماره هفتم، زمستان 1387.

[23] ف. رفیعی، ع. خدابنده، ب. نامی، ن. بنی مصطفی عرب،" مجله مهندسی متالوژی"، شماره 55، ص 36-44، پاییز93.

[24] Arun M. Ramachandran k. Effect of welding process on mechanical and metallurgical properties of AA6061 aluminium alloy lap joint. 2015; 5(1): 163-78.

[25] Arivazhagan N. SurendraSingh S. Prakash S. Reddy GM. Investigation on AISI 304 Austenitic stainless steel to AISI 4140 low alloy steel dissimilar joints by gas tungsten arc. electron beam and friction welding. Mater Des, 2011; 50: 30-6.

[26] Chen G. Song Y. Wang J. Liu J. Yu X. Hua J. et al. High-temperature short-term tensile test and creep rupture strength prediction of the T92/TP347H dissimilar steel weld joints. Eng Fail Anal. 2012; 9: 206-20.

[27] Ogawa T. Itatani M. Saito T. Hayashi T. Narazaki C. Tsuchihashi K. Fracture assessment for a dissimilar metal weld of low alloy steel and Ni-base alloy. Int J Pres Ves Pip. 2012; 8: 90–6.