AI Summary & Key Takeaways
AI InsightThe results demonstrate that tool rotation speed significantly affects joint quality.
📌 3 Key Takeaways
Abstract
In this study, 2 mm thick Al6016 aluminum sheets containing 25% recycled material, commonly used in automotive body and chassis components, were joined using the friction stir welding (FSW) method in a butt joint configuration. Welding was performed on a mold milling machine using a conical tool made of 2379 grade steel, hardened to 62–64 HRC. Constant process parameters included a welding speed of 400 mm/min, tool plunge depth of 1.8 mm, shoulder diameter of 15 mm, and tool tilt angle of 90°. Tool rotation speeds were varied as 600, 1200, 1800, 2400, 3000, and 3600 rpm. Heat input was calculated for each condition. Mechanical performance of the joints was evaluated through tensile, bending, and hardness tests. Macro and microstructural examinations were also conducted, including fracture surface analysis. The highest tensile strength (214 MPa) was obtained at 1800 rpm, while the lowest (83 MPa) occurred at 600 rpm. In bending tests, no fractures were observed at 2400 and 3000 rpm, indicating good ductility and joint integrity. The highest hardness in the weld zone was 97.4 Hv, measured at 600 rpm. Macrostructural observations showed full penetration at all rotation speeds. Microstructural analysis revealed progressive grain refinement from the base metal toward the stir zone, confirming effective plastic deformation and recrystallization. The results demonstrate that tool rotation speed significantly affects joint quality. Optimal mechanical properties were achieved at intermediate speeds, particularly 1800 rpm, highlighting its potential for automotive applications involving recycled Al6016 sheets.
Özet
Bu çalışmada, otomotiv gövde ve şasi parçalarında yaygın olarak kullanılan, %25 geri dönüştürülmüş malzeme içeren 2 mm kalınlığındaki Al6016 alüminyum levhalar, alın birleştirme konfigürasyonunda sürtünme karıştırma kaynağı (FSW) yöntemiyle birleştirilmiştir. Kaynak işlemi, yüzey sertliği 62–64 HRC’ye kadar artırılmış konik geometrili 2379 kalite çelikten üretilmiş bir takım ile kalıp freze tezgahında gerçekleştirilmiştir. Süreç parametrelerinden kaynak ilerleme hızı (400 mm/dak), takım daldırma derinliği (1.8 mm), omuz çapı (15 mm) ve takım eğim açısı (90°) sabit tutulmuştur. Takımın dönme hızı ise 600, 1200, 1800, 2400, 3000 ve 3600 dev/dak olacak şekilde değiştirilmiştir. Her hız için ısı girdisi hesaplanmıştır. Birleştirme kalitesi, çekme, eğme ve sertlik testleriyle değerlendirilmiştir. Ayrıca makro ve mikro yapısal incelemeler ile kırılma yüzey analizleri gerçekleştirilmiştir. En yüksek çekme dayanımı (214 MPa) 1800 dev/dak’ta elde edilirken, en düşük değer (83 MPa) 600 dev/dak’ta gözlemlenmiştir. Eğme testlerinde 2400 ve 3000 dev/dak’ta kırılma oluşmamış, bu da iyi süneklik ve kaynak bütünlüğü göstermiştir. Kaynak bölgesinde en yüksek sertlik 97.4 Hv ile 600 dev/dak’ta ölçülmüştür. Makroyapısal gözlemler, tüm dönme hızlarında tam nüfuziyet olduğunu göstermiştir. Mikroyapı incelemeleri, temel metalden kaynak bölgesine doğru ilerledikçe tane boyutunun inceldiğini ve etkin plastik deformasyon ile dinamik yeniden kristalleşmenin gerçekleştiğini ortaya koymuştur. Sonuçlar, takım dönme hızının birleştirme kalitesi üzerinde önemli etkileri olduğunu göstermektedir. Özellikle 1800 dev/dak’ta elde edilen mekanik performans, geri dönüştürülmüş Al6016 levhaların otomotiv uygulamalarında kullanım potansiyelini desteklemektedir.