Μετωπική συγκόλληση δια τριβής με ανάδευση λεπτών πλακών (1,5 mm) όμοιων και ανόμοιων κραμάτων αλουμινίου ΑΑ7075 και ΑΑ6082

Κολλάρος, Δημήτριος; Kollaros, Dimitrios

dc.contributor.author	Κολλάρος, Δημήτριος	el
dc.contributor.author	Kollaros, Dimitrios	en
dc.date.accessioned	2019-03-28T08:52:25Z
dc.date.available	2019-03-28T08:52:25Z
dc.date.issued	2019-03-28
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48520
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16453
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Κράματα αλουμινίου	el
dc.subject	Μετωπική συγκόλληση	el
dc.subject	Συγκόλληση δια τριβής με ανάδευση	el
dc.subject	Θερμική επεξεργασία	el
dc.subject	Πάχους 1,5	el
dc.subject	FSW	en
dc.subject	Friction stir welding	el
dc.subject	AA6082	el
dc.subject	AA7075	el
dc.subject	T6	el
dc.subject	T651	el
dc.subject	Thermal treatment	el
dc.subject	Thickness 1,5 mm	el
dc.subject	Aluminum plates	el
dc.subject	Butt welding	el
dc.title	Μετωπική συγκόλληση δια τριβής με ανάδευση λεπτών πλακών (1,5 mm) όμοιων και ανόμοιων κραμάτων αλουμινίου ΑΑ7075 και ΑΑ6082	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Συγκολλήσεις	el
heal.classification	Welding	en
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh2002006555
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-06-18
heal.abstract	Η συγκόλληση δια τριβής με ανάδευση (Friction Stir Welding-FSW) είναι μια σχετικά καινούργια μέθοδος συγκόλλησης, η οποία αναπτύχθηκε από το Βρετανικό Ινστιτούτο Συγκολλήσεων (TWI). Πρόκειται για μια μέθοδο συγκόλλησης στερεάς κατάστασης, αφού δεν υπάρχει τήξη των προς συγκόλληση υλικών, παρά μόνο μερική πλαστικοποίηση τους. Αναπτύχθηκε κυρίως για τη συγκόλληση όμοιων και ανόμοιων κραμάτων αλουμινίου, καθώς και για τη συγκόλληση μεταξύ κραμάτων αλουμινίου και χάλυβα, συγκολλήσεις οι οποίες ήταν δύσκολες (π.χ. συγκόλληση κραμάτων αλουμινίου σειράς 7ΧΧΧ) ή και αδύνατο, αντίστοιχα, να πραγματοποιηθούν με τις συμβατικές μεθόδους συγκόλλησης. Λόγω, της απουσίας τήξης και συνεπώς της μειωμένης θερμικής παροχής, οι συγκολλήσεις της μεθόδου (FSW), εμφανίζουν βελτιωμένες μηχανικές ιδιότητες και αναβαθμισμένη θερμικά επηρεασμένη ζώνη (Θ.Ε.Ζ.), σε σύγκριση με τις συμβατικές μεθόδους συγκόλλησης. Τα χαρακτηριστικά αυτά, καθιέρωσαν την εφαρμογή της μεθόδου FSW σε πολλούς βιομηχανικούς τομείς, όπως στη ναυπηγική και στην αεροδιαστημική βιομηχανία, στις σιδηροδρομικές μεταφορές καθώς και στην αυτοκινητοβιομηχανία. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η βελτιστοποίηση τις συγκόλλησης δια τριβής μεταξύ ανόμοιων κραμάτων αλουμινίου. Η εφαρμογή της συγκεκριμένης συγκόλλησης εντάσσεται στα πλαίσια του προγράμματος H2020 με τίτλο LoCoMaTech (Low Cost Materials Processing Technologies for Mass Production of Lightweight Vehicles) (Project No: 723517) το οποίο έχει ως στόχο την κατασκευή ενός πρωτότυπου οχήματος με μειωμένο βάρος, υψηλής αντοχής σκελετό και κατασκευαστικά μέρη, σε συνδυασμό με μειωμένο κόστος παραγωγής και αγοράς. Τα κράματα αλουμινίου που συγκολλήθηκαν στην παρούσα διπλωματική εργασία ήταν ένα ναυπηγικό (ΑΑ6082-Τ6) και ένα αεροναυπηγικό (ΑΑ7075-Τ651), πάχους 1,5 mm έκαστο. Ύστερα από σειρές πειραμάτων, καταλήξαμε στις βέλτιστες παραμέτρους συγκόλλησης, όπως η γεωμετρία του εργαλείου συγκόλλησης, η ταχύτητα περιστροφής, η ταχύτητα πρόωσης, η πλευρά τοποθέτησης, η αλληλουχία και ο αριθμός των πολλαπλών πάσων. Ωστόσο, η μελέτη της συγκόλλησης μεταξύ των κραμάτων ΑΑ6082-Τ6 και ΑΑ7075-Τ651, είχε επιπρόσθετο ερευνητικό ενδιαφέρον, αφού τα προς συγκόλληση ελάσματα υποβλήθηκαν σε θερμική κατεργασία πριν την πραγματοποίηση οποιασδήποτε συγκόλλησης, κάτι το οποίο δεν έχει αναφερθεί ξανά στην υπάρχουσα βιβλιογραφία. Η θερμική επεξεργασία των ελασμάτων είχε ως αποτέλεσμα τη ραγδαία αλλαγή των μηχανικών ιδιοτήτων των βασικών μετάλλων και συνεπώς των παραγόμενων συγκολλήσεων, λόγω φαινομένων διαλυτοποίησης και επανακατακρήμνισης των ενισχυτικών μεσομεταλλικών ενώσεων του κάθε κράματος. Όλες οι συγκολλήσεις πραγματοποιήθηκαν με γωνία κλίσης του εργαλείου 2ο (tool tilte angle), και μελετήθηκαν στο οπτικό στερεοσκόπιο και μικροσκόπιο του εργαστηρίου Ναυπηγικής Τεχνολογίας του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου. Οι βέλτιστες από αυτές υποβλήθηκαν σε μετρήσεις της διαμήκους και της εγκάρσιας κατανομής της μικροσκληρότητας τους και μελετήθηκαν σε μεγαλύτερη κλίμακα στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο σάρωσης (SEM), όπου πραγματοποιήθηκε και χημική ανάλυση EDS των μεσομεταλλικών τους ενώσεων. Τέλος, οι βέλτιστες συγκολλήσεις υποβλήθηκαν σε δοκιμές εφελκυσμού. Από την παρατήρηση της ανάμιξης των δύο υλικών στο πυρήνα συγκόλλησης, εξήχθησαν σημαντικά συμπεράσματα ως προς την ανομοιογένεια που κυριαρχεί σε αυτή τη ζώνη και στη συνέχεια με βάση τα αποτελέσματα μικροδομής παρατηρήθηκε και εξηγήθηκε η διαμήκης και η εγκάρσια κατανομή της μικροσκληρότητας, καθώς και οι μηχανικές ιδιότητες των συγκολλήσεων.	el
heal.abstract	Friction Stir Welding (FSW) is a relatively new welding method, developed by the British Institute of Welding (TWI). It is a solid-state welding method, since there is no melting of the materials to be welded but only partial plasticizing. It was mainly developed for the welding of similar and dissimilar aluminum alloys as well as the welding between aluminum alloys and steel alloys, welds which were difficult (e.g. welding between 7XXX aluminum alloys) or even impossible to perform by the conventional welding methods. Due to the absence of melting and consequently reduced thermal flow, the FSW joints exhibit improved mechanical properties and an upgraded heat affected zone (HAZ) compared to conventional welding methods. These features, have established the application of the FSW method in many industrial sectors, such as shipbuilding, aerospace, rail transport as well as the automotive industry. The aim of the present diploma thesis is the optimization of Friction stir Welding (FSW) of dissimilar aluminum alloys. The application of this welding is part of the H2020 project called LoCoMaTech (Project No: 723517), which aims at manufacturing a prototype vehicle with a reduced weight, high strength carcass and components, combined with reduced production and purchase costs. The aluminum alloys welded in this study were a naval (AA6082-T6) and an aerospace (AA7075-T651) grade alloy, each 1,5 mm thick. After a series of experiments, we came up with the optimal parameters, such as the traverse speed, rotational speed, placement side as well as the sequence and the number of the FSP passes. However, the study of welding between AA6082-T6 and AA7075-T651 alloys was of further research interest since the aluminum plates were heat treated prior to any welding. The heat treatment of the aluminum plates resulted in a major change in the mechanical properties of the base metals and consequently of the welds produced due to the phenomena of solubilization and re-precipitation of the strengthening intermetallic compounds of each alloy. All the weldings were conducted with a tool tilt angle of 2o and were studied in the optical stereoscope and microscope of the Naval Engineering Laboratory of the National Technical University of Athens. The best welds were subjected to measurements of the longitudinal and transverse distribution of their microhardness and were studied in the Scanning Electron Microscope (SEM), where EDS chemical analysis of their intermetallic compounds was performed. Finally, the optimal welds were subjected to tensile tests. From the observation of the mixing of the two materials in the weld nugget, significant conclusions were made. The heterogeneity and the microstructure of the weld nugget, the longitudinal and transverse distribution of the microhardness, as well as the tensile properties, were observed and explained.	en
heal.advisorName	Ι.Παντελής, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μανωλάκος, Δημήτριος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	174 σ.
heal.fullTextAvailability	true