Friction Stir Spot Welding (FSSW) is a novel solid-state joining process developed
by Mazda and Kawaski and patented in 2003. It utilizes a profiled rotating pin that
plunges into the joint and penetrates the material surface to the tool's shoulder and
material is softened by heat-input generated by friction on contact area. FSSW has
several advantages over fusion joining processes, as it is could be more cost effective, durable and reliable than conventional spot welding processes. In addition,
joints made by FSSW process have high shear tensile strength without adding weight
than rivets, bolts, nuts and fasteners. Recently, many researches have applied FSSW
for joining of similar as well as dissimilar alloys such as; Al-Al, Mg-Mg, Al-Cu, and
Al-Mg alloys. This study focuses on FSSW of aluminum alloy with grade 5 titanium
(AA 6061; Ti-6Al-4V), and the relationship between the welding parameters of; tool
rotation speed and dwell time on the mechanical properties and microstructure of
welded joint, which it is investigated by empirical observation utilizing SEM-EDS
analysis, shear tensile and Vickers hardness tests. Tow-level factorial design was
conducted for welding parameters. It is observed that the joint quality, mechanical
behavior and microstructural evolution in the welded regions are considerably
affected by the welding parameters. The microhardness profiles of titanium have
significantly affected by heat-input. Additionally, maximum shear load was produced
at 1000 rpm and 10 sec dwell time. SEM-EDS analyses detected the formation of
Intermetallic Compounds (IMC) of AlTi3 patterns near to Thermomechancial
Affected Zone (TMAZ).
Keywords: Friction Stir Spot Welding, Aluminum Alloy, Titanium Alloy, Lap-joint,
Welding Parameters
ÖZ:
Sürtünme Karıştırma Nokta Kaynağı (FSSW), Mazda ve Kawaski tarafından
geliştirilen ve 2003 yılında patenti alınmış yeni bir katı hal birleştirme işlemidir.
Ekleme içine giren ve malzeme yüzeyini aletin omzuna geçiren profilli bir döner pim
kullanır ve malzeme tarafından yumuşatılır. Temas alanındaki sürtünme sonucu
oluşan ısı girişi. FSSW, füzyon birleştirme işlemlerine kıyasla, avantajlı nokta
kaynak işlemlerinden daha uygun maliyetli, dayanıklı ve güvenilir olabileceğinden,
çeşitli avantajlara sahiptir. Ek olarak, FSSW işlemiyle yapılan bağlantıların perçin,
cıvata ve somun tutturuculara göre ağırlık eklemeden daha yüksek kesme gerilme
mukavemeti vardır. Son zamanlarda, pek çok araştırma, benzerlerinin yanı sıra
benzer olmayan alaşımların bir araya getirilmesi için FSSW'yi uygulamıştır; Al-Al,
Mg-Mg, Al-Cu ve Al-Mg alaşımları. Bu çalışma 5. sınıf titanyumlu (AA 6061; Ti 6Al-4V) alüminyum alaşımlı FSSW ve kaynak parametreleri; Kaynaklı mafsalın
mekanik ve mikroyapısal özellikleri üzerinde takım dönme hızı ve durma süresi,
SEM-EDS analizi, kesme gerilmesi ve Vickers sertlik testleri ile ampirik gözlemlerle
incelenmiştir. Kaynaklı bölgelerdeki eklem kalitesi, mekanik davranış ve
mikroyapısal evrimin kaynak parametrelerinden önemli ölçüde etkilendiği
görülmektedir. Titanyumun mikro sertlik profilleri, ısı girişinden önemli ölçüde
etkilenmiştir. Ek olarak, maksimum devir sayısı 1000 rpm'de ve 10 saniye kalma
süresinde üretildi. SEM-EDS analizleri, Thermomechancial Affected Zone (TMAZ)
'a yakın AlTi3 desenlerinin İntmetalik Bileşiklerinin (IMC) oluşumunu göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: Sürtünme Karıştırma Nokta Kaynağı, Alüminyum Alaşımı,
Titanyum Alaşımı, Lap-eklem, Kaynak Parametreleri
