Friction stir welding of 2024 aluminum alloy to 2198 aluminum-lithium alloy

Masoumi Khalilabad, Mahdi (2017). Friction stir welding of 2024 aluminum alloy to 2198 aluminum-lithium alloy. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Mechanical properties improvement of the hybrid structures made by friction stir welding (FSW) of AA2198 and AA2024 materials is the goal of this research. Different tool designs, welding speed parameters, base metal heat treatment (T8 and T3) and post weld heat treatment (PWHT) were investigated in order to improve the mechanical properties of the joint. The tapered cylindrical pin with a raised fan shoulder was the optimal tool design configuration in terms of yield strength and elongation. A range of welding speed parameters was subsequently studied for the optimum tool design to find appropriate welding conditions. The joint efficiency can reach up to 78% by choosing optimum welding speed parameters of 750 RPM and 450 mm.min-1. It is observed that employing the plates in T3 or T8 will create joints with similar mechanical properties due to loss of mechanical properties in TMAZ/HAZ of AA2198 side. T8 PWHT with and without pre-straining was applied on welded samples in T3 conditions to recover the mechanical properties of joint areas. Both T8 PWHT process improved the hardness of TMAZ/HAZ of AA2198 side while they have not positive effect on TMAZ/HAZ of AA2024 side and the final mechanical properties did not improve. It can be concluded that T8 PWHT is not effective for the AA2024-AA2198 dissimilar joint. Besides, the temperature distribution of workpiece was achieved through FEM simulation. The simulation shows that cooling during welding could be effective for improving the joint mechanical properties by decreasing peak temperature and heat exposure time.

Titre traduit

Soudage par friction des matériaux AA2024 et AL-Li 2198

Résumé traduit

L'amélioration des propriétés mécaniques des structures hybrides fabriquées par soudage par friction (FSW) des matériaux AA2198 et AA2024 est l'objectif de cette recherche. Différentes conceptions d'outils, paramètres de vitesse de soudage, traitements thermiques en métal de base (T8 et T3) et après soudure (PWHT) ont été étudiés afin d'améliorer les proprieties mécaniques de l'articulation. La tige cylindrique conique avec un épaulement de ventilateur surélevé était la configuration optimale de la conception d'outil en termes de limite d'élasticité et d'élongation. Une gamme de paramètres de vitesse de soudage a ensuite été étudiée pour la conception optimale de l'outil pour trouver des conditions de soudure appropriées. L'efficacité de l'assemblage peut atteindre jusqu'à 78% en choisissant des paramètres de vitesse de soudage optimum de 750 tr / min et 450 mm.min-1. On observe que l'utilisation des plaques en T3 ou en T8 créera des joints avec des propriétés mécaniques similaire en raison de la perte de propriétés mécaniques dans TMAZ / HAZ du côté AA2198. T8 PWHT avec et sans précontrainte a été appliqué sur des échantillons soudés dans des conditions T3 pour récupérer les propriétés mécaniques des zones articulaires. Les deux processus T8 PWHT ont amélioré la dureté du TMAZ / HAZ du côté AA2198 alors qu'ils n'avaient aucun effet positif sur TMAZ/HAZ du côté AA2024 et les propriétés mécaniques finales ne s'améliorent pas. On peut conclure que T8 PWHT n'est pas efficace pour l'articulation différente AA2024-AA2198. De plus, la répartition de la température dans la pièce a été étudiée avec la méthode des elements finis. La simulation montre que le refroidissement pendant le soudage pourrait être efficace pour améliorer les propriétés mécaniques des articulations en diminuant la temperature maximale et le temps d'exposition à la chaleur.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master's degree with thesis in mechanical engineering". Bibliographie : pages 85-92.
Mots-clés libres:	Aluminium Alliages Propriétés mécaniques. Alliages aluminium-lithium Propriétés mécaniques. Aluminium Alliages Soudage. Alliages aluminium-lithium Soudage. Aluminium Alliages Traitement thermique. Alliages aluminium-lithium Traitement thermique. Soudage par friction-malaxage. Soudage par friction-malaxage Modèles mathématiques. AA2024, AA2198, DIC, simulation
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Bocher, Philippe
Codirecteur:	Codirecteur Jahazi, Mohammad
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	07 févr. 2018 20:43
Dernière modification:	07 févr. 2018 20:43
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1994

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