Skip to main content
Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A 10/2014

01.09.2014

Influence of the Tool Shoulder Contact Conditions on the Material Flow During Friction Stir Welding

verfasst von: Haley R. Doude, Judy A. Schneider, Arthur C. Nunes Jr.

Erschienen in: Metallurgical and Materials Transactions A | Ausgabe 10/2014

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Friction stir welding (FSWing) is a solid-state joining process of special interest in joining alloys that are traditionally difficult to fusion weld. In order to optimize the process, various numeric modeling approaches have been pursued. Of importance to furthering modeling efforts is a better understanding of the contact conditions between the workpiece and the weld tool. Both theoretical and experimental studies indicate the contact conditions between the workpiece and weld tool are unknown, possibly varying during the FSW process. To provide insight into the contact conditions, this study characterizes the material flow in the FSW nugget by embedding a lead (Pb) wire that melted at the FSWing temperature of aluminum alloy 2195. The Pb trace provided evidence of changes in material flow characteristics which were attributed to changes in the contact conditions between the weld tool and workpiece, as driven by temperature, as the tool travels the length of a weld seam.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
1.
Zurück zum Zitat W.M. Thomas, E.D. Needham, M.G. Murch, P. Templesmith, and C.J. Dawes: International Patent Application No. PCT/GB92/02203 and GB Patent Application No. 9125978.9, 1991. W.M. Thomas, E.D. Needham, M.G. Murch, P. Templesmith, and C.J. Dawes: International Patent Application No. PCT/GB92/02203 and GB Patent Application No. 9125978.9, 1991.
2.
Zurück zum Zitat A.C. Nunes, Jr.: Proc. Aluminum, TMS International, Materials Park, OH, 2001, pp. 235–48. A.C. Nunes, Jr.: Proc. Aluminum, TMS International, Materials Park, OH, 2001, pp. 235–48.
3.
Zurück zum Zitat J.A Schneider, A.C. Nunes, Jr.: Metall. Mater. Trans. B, 2004. vol. 35B, pp. 777-83.CrossRef J.A Schneider, A.C. Nunes, Jr.: Metall. Mater. Trans. B, 2004. vol. 35B, pp. 777-83.CrossRef
4.
Zurück zum Zitat K. Colligan (1999) Weld. J. 78(7), pp. 229-37. K. Colligan (1999) Weld. J. 78(7), pp. 229-37.
5.
Zurück zum Zitat T.U. Seidel, A.P. Reynolds: Sci. Technol. Weld. Join., 2003, vol. 8, no. 3, pp. 175-83.CrossRef T.U. Seidel, A.P. Reynolds: Sci. Technol. Weld. Join., 2003, vol. 8, no. 3, pp. 175-83.CrossRef
6.
Zurück zum Zitat M. Guerra, C. Schmidt, J.C. McClure, L.E. Murr, A.C. Nunes: Mater. Charact., 2003, vol. 49, pp. 95–101.CrossRef M. Guerra, C. Schmidt, J.C. McClure, L.E. Murr, A.C. Nunes: Mater. Charact., 2003, vol. 49, pp. 95–101.CrossRef
7.
Zurück zum Zitat Z.W. Chen, T. Pasang, Y. Qi: Mater. Sci. Eng. A, 2008, vol. 474, pp. 312–16.CrossRef Z.W. Chen, T. Pasang, Y. Qi: Mater. Sci. Eng. A, 2008, vol. 474, pp. 312–16.CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Y.H. Zhao, S.B. Lin, F.X. Qu, L. Wu: Mater. Sci. Technol., 2006, vol. 22, pp. 45–50.CrossRef Y.H. Zhao, S.B. Lin, F.X. Qu, L. Wu: Mater. Sci. Technol., 2006, vol. 22, pp. 45–50.CrossRef
10.
Zurück zum Zitat K. Kumar, S.V. Kailas: Mater. Sci. Eng. A, 2008, vol. 485, pp. 367–74.CrossRef K. Kumar, S.V. Kailas: Mater. Sci. Eng. A, 2008, vol. 485, pp. 367–74.CrossRef
11.
Zurück zum Zitat B. London, M. Mahoney, W. Bingel, M. Calabrese, R.H. Bossi, and D. Waldron: Friction Stir Welding Processing II, TMS International, Materials Park, OH, 2003, pp. 3–12. B. London, M. Mahoney, W. Bingel, M. Calabrese, R.H. Bossi, and D. Waldron: Friction Stir Welding Processing II, TMS International, Materials Park, OH, 2003, pp. 3–12.
12.
Zurück zum Zitat F. Gratecap, M. Girard, S. Marya, G. Racineux: Int. J. Mater. Form, 2011, vol. 5, pp. 99-107.CrossRef F. Gratecap, M. Girard, S. Marya, G. Racineux: Int. J. Mater. Form, 2011, vol. 5, pp. 99-107.CrossRef
13.
14.
Zurück zum Zitat R.M. Leal, C. Leitãoa, A. Loureiroa, D.M. Rodriguesa, P. Vilac: Mater. Sci. Eng. A, 2008, vol. 498, pp. 384–91.CrossRef R.M. Leal, C. Leitãoa, A. Loureiroa, D.M. Rodriguesa, P. Vilac: Mater. Sci. Eng. A, 2008, vol. 498, pp. 384–91.CrossRef
15.
Zurück zum Zitat P.F. Mendez, K.E. Tello, T.J. Lienert: Acta Mater., 2010, vol. 58, pp. 6012-26.CrossRef P.F. Mendez, K.E. Tello, T.J. Lienert: Acta Mater., 2010, vol. 58, pp. 6012-26.CrossRef
16.
Zurück zum Zitat J.A. Schneider, R. Beshears, A.C. Nunes, Jr.: Mater. Sci. Eng. A, 2006, vol. 435-436, pp. 297-304.CrossRef J.A. Schneider, R. Beshears, A.C. Nunes, Jr.: Mater. Sci. Eng. A, 2006, vol. 435-436, pp. 297-304.CrossRef
17.
18.
Zurück zum Zitat H. Zhang, S.B. Lin, L. Wu, J.C. Feng, S.L. Ma: Mater. Des., 2006, vol. 27, pp. 805–09.CrossRef H. Zhang, S.B. Lin, L. Wu, J.C. Feng, S.L. Ma: Mater. Des., 2006, vol. 27, pp. 805–09.CrossRef
19.
Zurück zum Zitat B. Yang, J. Yan, M.A. Sutton, A.P. Reynolds: Mater. Sci. Eng. A, 2004, vol. 364, pp. 55–65.CrossRef B. Yang, J. Yan, M.A. Sutton, A.P. Reynolds: Mater. Sci. Eng. A, 2004, vol. 364, pp. 55–65.CrossRef
20.
21.
Zurück zum Zitat A. Scialpi, L.A.C. De Filippis, P. Cavaliere: Mater. Des., 2007, vol. 28, pp. 1124-29.CrossRef A. Scialpi, L.A.C. De Filippis, P. Cavaliere: Mater. Des., 2007, vol. 28, pp. 1124-29.CrossRef
22.
Zurück zum Zitat H.N.B. Schmidt, T.L. Dickerson, J.H. Hattel: Acta Mater., 2006, vol. 54, pp. 1199–1209.CrossRef H.N.B. Schmidt, T.L. Dickerson, J.H. Hattel: Acta Mater., 2006, vol. 54, pp. 1199–1209.CrossRef
23.
Zurück zum Zitat S. Muthukumaran, S.K. Mukherjee: Sci. Technol. Weld. Join., 2006, vol. 11, pp. 337–40.CrossRef S. Muthukumaran, S.K. Mukherjee: Sci. Technol. Weld. Join., 2006, vol. 11, pp. 337–40.CrossRef
24.
Zurück zum Zitat S. Muthukumaran, S.K. Mukherjee: Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2008, vol. 38, pp. 68–73.CrossRef S. Muthukumaran, S.K. Mukherjee: Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2008, vol. 38, pp. 68–73.CrossRef
25.
Zurück zum Zitat J.C. McClure, W. Tang, L.E. Murr, and X. Guo: Proc. 5th Int. Conf. Trends in Welding Res., Pine Mountain, GA, June 1998. J.C. McClure, W. Tang, L.E. Murr, and X. Guo: Proc. 5th Int. Conf. Trends in Welding Res., Pine Mountain, GA, June 1998.
26.
Zurück zum Zitat Y.J. Chao, X. Qi, W. Tang: Trans. ASME, 2003, vol. 125, pp. 138-45. Y.J. Chao, X. Qi, W. Tang: Trans. ASME, 2003, vol. 125, pp. 138-45.
27.
Zurück zum Zitat O. Frigaard, O. Grong, O.T. Midling: Metall. Mater. Trans. A, 2011, vol. 32A, pp. 1189-1200. O. Frigaard, O. Grong, O.T. Midling: Metall. Mater. Trans. A, 2011, vol. 32A, pp. 1189-1200.
28.
Zurück zum Zitat P.Colegrove, M. Painter, D. Graham, and T. Miller: 2nd Int. Symp. FSWing, TWI, June 2000. P.Colegrove, M. Painter, D. Graham, and T. Miller: 2nd Int. Symp. FSWing, TWI, June 2000.
29.
Zurück zum Zitat P.A. Colegrove, H.R. Shercliff: Sci. Technol. Weld. Join., 2004, vol. 9, no. 6, pp. 483-92.CrossRef P.A. Colegrove, H.R. Shercliff: Sci. Technol. Weld. Join., 2004, vol. 9, no. 6, pp. 483-92.CrossRef
30.
Zurück zum Zitat P.A. Colegrove, H.R. Shercliff: J. Mater. Proc. Technol., 2005, vol. 169, pp. 320-27.CrossRef P.A. Colegrove, H.R. Shercliff: J. Mater. Proc. Technol., 2005, vol. 169, pp. 320-27.CrossRef
31.
Zurück zum Zitat H. Schmidt, J. Hattel: Model. Simul. Mater. Sci. Eng., 2005, vol. 13, pp. 77-93.CrossRef H. Schmidt, J. Hattel: Model. Simul. Mater. Sci. Eng., 2005, vol. 13, pp. 77-93.CrossRef
32.
Zurück zum Zitat B.C. Liechty, B.W. Webb, Int. J. Mach Tools Manuf., 2008, vol. 48, pp. 1474-85.CrossRef B.C. Liechty, B.W. Webb, Int. J. Mach Tools Manuf., 2008, vol. 48, pp. 1474-85.CrossRef
33.
Zurück zum Zitat H. Schmidt, J. Hattel, J. Wert: Model. Simul. Mater. Sci. Eng., 2004, vol. 12, pp. 143-57.CrossRef H. Schmidt, J. Hattel, J. Wert: Model. Simul. Mater. Sci. Eng., 2004, vol. 12, pp. 143-57.CrossRef
34.
Zurück zum Zitat M.Z.H. Khandkar, J.A. Khan, A.P. Reynolds: Sci. Technol. Weld. Join., 2003, vol. 8, no. 3, pp. 165-74.CrossRef M.Z.H. Khandkar, J.A. Khan, A.P. Reynolds: Sci. Technol. Weld. Join., 2003, vol. 8, no. 3, pp. 165-74.CrossRef
35.
Zurück zum Zitat C.M. Chen, R. Kovacevic: Int. J. Mach. Tools. Manuf., 2003, vol. 43, pp. 1319-26.CrossRef C.M. Chen, R. Kovacevic: Int. J. Mach. Tools. Manuf., 2003, vol. 43, pp. 1319-26.CrossRef
36.
37.
Zurück zum Zitat J.A. Querin, J.A. Schneider: Weld. J. Supp., 2012, vol. 91, pp. 76s-82s. J.A. Querin, J.A. Schneider: Weld. J. Supp., 2012, vol. 91, pp. 76s-82s.
38.
Zurück zum Zitat J. Sanders: MSME Thesis, Mississippi State University, 2005. J. Sanders: MSME Thesis, Mississippi State University, 2005.
39.
Zurück zum Zitat T.U. Seidel, A.P. Reynolds: Metall. Mater. Trans. A, 2001, vol. 32A, pp. 2879-84.CrossRef T.U. Seidel, A.P. Reynolds: Metall. Mater. Trans. A, 2001, vol. 32A, pp. 2879-84.CrossRef
40.
Zurück zum Zitat H.A. Rubisoff, J.A. Schneider, and A.C. Nunes, Jr.: Friction Stir Welding & Processing-V, TMS International, Materials Park, OH, 2009. H.A. Rubisoff, J.A. Schneider, and A.C. Nunes, Jr.: Friction Stir Welding & Processing-V, TMS International, Materials Park, OH, 2009.
41.
Zurück zum Zitat J.A. Schneider: Friction Stir Welding & Processing, chap. 3, ASM International, Materials Park, OH, 2007. J.A. Schneider: Friction Stir Welding & Processing, chap. 3, ASM International, Materials Park, OH, 2007.
42.
Zurück zum Zitat W.G. Moffet: The Handbook of Binary Phase Diagrams, Genium, New York, 1984. W.G. Moffet: The Handbook of Binary Phase Diagrams, Genium, New York, 1984.
43.
Zurück zum Zitat L.E. Murr, Y. Li, R.D. Flores, E.A. Trillo, J.C. McClure (1998) Mater. Res. Innovat., 2, pp. 150–63.CrossRef L.E. Murr, Y. Li, R.D. Flores, E.A. Trillo, J.C. McClure (1998) Mater. Res. Innovat., 2, pp. 150–63.CrossRef
44.
Zurück zum Zitat W.J. Arbegast: Hot Deformation of Al Alloys, TMS Int., Materials Park, OH, 2003. W.J. Arbegast: Hot Deformation of Al Alloys, TMS Int., Materials Park, OH, 2003.
45.
Zurück zum Zitat Y. Li, L.E. Murr, J.C. McClure: Scripta Mater., 1999, vol. 40, pp1041-46.CrossRef Y. Li, L.E. Murr, J.C. McClure: Scripta Mater., 1999, vol. 40, pp1041-46.CrossRef
46.
Zurück zum Zitat M. Brendel and J.A. Schneider: Proc. 9th Int. FSWing Symp., TWI, May 2012. M. Brendel and J.A. Schneider: Proc. 9th Int. FSWing Symp., TWI, May 2012.
47.
Zurück zum Zitat A.C. Nunes: Friction Stir Welding II, Proceedings MS&T, Columbus, OH, 2006, pp. 107–118. A.C. Nunes: Friction Stir Welding II, Proceedings MS&T, Columbus, OH, 2006, pp. 107–118.
48.
Zurück zum Zitat W. Tang, X. Gui, J.C. McClure, L.E. Murr, A.C. Nunes, Jr.: J. Mater. Proc. Manuf. Sci., 1998, vol. 7, no. 2, pp. 163-72.CrossRef W. Tang, X. Gui, J.C. McClure, L.E. Murr, A.C. Nunes, Jr.: J. Mater. Proc. Manuf. Sci., 1998, vol. 7, no. 2, pp. 163-72.CrossRef
49.
Zurück zum Zitat Y. Sato, M. Urata, H. Kokawa: Metall. Mater. Trans. A, 2002, vol. 33A, pp. 625-35.CrossRef Y. Sato, M. Urata, H. Kokawa: Metall. Mater. Trans. A, 2002, vol. 33A, pp. 625-35.CrossRef
50.
Zurück zum Zitat L.E. Murr, G. Liu, J.C. McClure: J. Mater. Sci., 1998, vol. 33, pp. 1243-51.CrossRef L.E. Murr, G. Liu, J.C. McClure: J. Mater. Sci., 1998, vol. 33, pp. 1243-51.CrossRef
51.
Zurück zum Zitat T.W. Nelson, R.J. Steel, W.J. Arbegast: Sci. Technol. Weld. Join., 2003, vol. 8, pp. 283-88.CrossRef T.W. Nelson, R.J. Steel, W.J. Arbegast: Sci. Technol. Weld. Join., 2003, vol. 8, pp. 283-88.CrossRef
Metadaten
Titel
Influence of the Tool Shoulder Contact Conditions on the Material Flow During Friction Stir Welding
verfasst von
Haley R. Doude
Judy A. Schneider
Arthur C. Nunes Jr.
Publikationsdatum
01.09.2014
Verlag
Springer US
Erschienen in
Metallurgical and Materials Transactions A / Ausgabe 10/2014
Print ISSN: 1073-5623
Elektronische ISSN: 1543-1940
DOI
https://doi.org/10.1007/s11661-014-2384-0

Weitere Artikel der Ausgabe 10/2014

Metallurgical and Materials Transactions A 10/2014 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.