Semiautomatic friction stir welding of 38 mm OD 6082-T6 aluminium tubes

Abstract

This paper describes the development of a semi-automated friction stir welding (FSW) technique for joining 38 mm nominal outer diameter (OD) tubes of 6082-T6 aluminium alloy with 3.5 mm nominal wall thickness. Process development for this application of FSW required the integration of a rotational axis with the control system of the FSW machine as well as the development of a secondary human-machine interface (HMI) for this axis and also necessitated the design of a retracting tool pin in order to eliminate the exit hole of the pin. Issues relating to tube support, variation in wall thickness and out-of-roundness during welding are not straightforward for thin tube. The main topics covered in this paper are FSW process design and optimisation together with a discussion of the resulting weld zone microstructure. This welding work underpinned a substantial international network project whose aim was to prove the viability of FSW for making high performance joints in extruded aluminium tubes of diameter suitable for fabricating structural components, e.g. for ground vehicles, and to systematically investigate the fatigue performance, fracture paths, associated microstructural changes and mechanical properties under the type of multiaxial loading (biaxial tension-torsion) that tubes might experience in service.

Friction stir welds in aluminium: Design S‐N curves from statistical analysis of literature data

“…Category “xxH” collects data for semiautomatic FS welds made between 38‐mm outer diameter 6082‐T6 seamless tubes. The development of the welding process is detailed in Hattingh et al To avoid a large hole defect in the joint, the process utilises a retracting pin tool that assures high‐quality defect‐free joints. The fatigue data are taken from .…”

Features of Friction Stir Girth Welding of Small-Dimension Parts

“…В процессе движения инструмента во время сварки данный зазор также является местом выхода грата, который образуется по краям шва. Возникновение данных дефектов также наблюдается на швах в исследовании [8].…”

“…Среди большого числа исследований как метода СТП, так и его применимости к решению различных технологических задач, лишь малая часть направлена на изготовление кольцевых стыковых соединений, а также сварных швов деталей сложной геометрической формы. Среди всех исследований можно выделить работу по изготовлению деталей, приближенных к изделиям ракетно-космической техники, проведенную специалистами ЗАО «Завода экспериментального машиностроения» и РКК «Энергия» [7], а также исследование по сварке алюминиевых труб из сплава 6082-T6 диаметром 38 мм с толщиной стенки 3.5 мм с использованием инструмента с подвижным пином [8]. В данных работах были получены качественные сварные швы, однако эксперименты проводились на специализированных установках для сварки трением с перемешиванием фирм I-STIR и PowerStir.…”

“…Например, в упомянутом выше исследовании [8] швы изготавливались с углом наклона инструмента 2 и 2,5º при диаметре заготовок 38 мм; в исследовании, проведенном российскими учеными ЮУрГУ [10], угол наклона устанавливался также 2º при большем диаметре заготовок. Наличие поворотного шпинделя не всегда оправдано, поскольку неповоротный шпиндель имеет большую жесткость и меньшую стоимость, но он необходим для сварки линейных стыковых швов.…”

Mechanical and fracture properties of aluminium cylinders manufactured by orbital friction stir welding

“…Other researchers have welded different tubes made of X65 steel, 27 Al‐Cu 28 and AA5083 aluminium alloy 29 in butt‐joint configuration using the FSW. Maggiolini et al 30 Susmel et al 31 Hattingh et al 32 and Tovo et al 33 studied fatigue behaviour of small diameter aluminium 6082‐T6 cylinder manufactured by using orbital FSW method under tension, torsion and combined tension–torsion loads or under proportional and non‐proportional in‐phase and out‐of‐phase multiaxial fatigue loading and investigated the fatigue life, crack path and defect type created in the tested tubes under different fatigue loading conditions.…”