This study was performed to evaluate basic characteristics of electron beam weldability for high strength aluminum alloys. The aluminum alloys used were A5083 and A6N01, and A7N01. The principal welding process parameters, such as accelerating voltage, beam current, welding speed and chamber pressure were investigated. The dimension and microstructure of welds were evaluated with OLM, and SEM (EDAX). In addition, weldability variation(cracking) due to process parameters was also evaluated. The degree of cracking in the EB fusion zone appears to be affected mainly by aspect ratio, such that as aspect ratio increases the cracking tendency also increases. The alloying element itself may also affect the hot cracking resistance, but its role is considered to be indirect effect such that the relatively higher vaporization pressure elements of Zn and Mg give deeper weld penetration and thus results in greater cracking tendency.
As demand regarding a recent energy-saving rises, the using ratio of the aluminum plate in manufacturing of a railroad vehicle has been increasing. The aluminum structure to be applied to a railroad vehicle is divided to single skin and double skin, and the main aluminum product is mainly Al 6005 extrude and Al 5083 rolled in domestic market. The Al 6005 alloy is applied heat treatment in order to improve the strength of material. Therefore there is the disadvantage that the strength of welding zone decreases compare with base material's if you apply to fusion welding like MIG(metal inert gas) welding. In this paper we tried to apply friction stir welding to solve these problems. In this study we investigated how tensile strength and fatigue strength were changed in case of changing the shoulder diameter of thread tool.
The objective of this research was to study the formation of the thick hardened layer with the addition of metal powder(Cu) and ceramics powders(TiC) on the aluminum 5083 alloys by plasma transferred arc process(PTA process) and to characterize the effect of overlaying conditions on the overlaid layer formation. This was followed by investigating the microstructures of the overlaid layers and mechanical properties such as hardness and wear resistance. The overlaid layer containing copper powder was alloyed and intermetallic compound($CuAl_2$) was formed. The overlaid layers with high melting point TiC powders, however, did not react with base metal. Wear resistance of the alloyed layer was remarkably improved by the formation of $CuAl_2$, precipitate phase, which prevented wear of base aluminum alloys and at higher wear speed, accelerated sliding of the counter part. Wear resistance of the composite layer was also remarkably improved because TiC powder act as a load barring element and Fe debris fragments detached from the counter part act as a solid lubricant on the contact surface.
Effect of Si metal powders addition with the plasma transferred arc(PTA) overlaying process on characteristics of the alloyed layer in aluminum alloy(A5083) has been investigated. The overlaying conditions were 175-250A in plasma arc current, 500mm/min in travel speed, the 5-20g/min in powder feeding rate. Main results obtained are summarized as follows. 1)Sufficient size of molten pool on surface of base metal was required for forming an alloyed layer; in a fixed travel, the formation of alloyed layer with clear and beautiful surface depend upon the plasma arc current and powder feeding rate; the greater plasma arc current and the smaller powder feeding rate were, the better bead was formed. Optimum alloyed conditions by which an excellent alloyed bead obtained was 225A in plasma arc current. PTA process made it possible to form an alloyed layer with up to 67wt% Si. 2)Microstructure in the alloyed layer was in accord with prediction from the Al-Si phase diagram 3)The hardness of the alloyed layer increased in proportion to Si content. 4)As volume fraction of primary Si increased, the specific wearness of the alloyed layer was significantly improved. However, no further improvement was found when the volume fraction was greater than about 30%. 5)Utilizing the PTA process, a crack free alloyed layer with maximum hardness of about Hv 310 could be obtained.
Park, Il-Cho;Lee, Jung-Hyung;Han, Min-Su;Kim, Seong-Jong
Journal of Surface Science and Engineering
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v.51
no.2
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pp.87-94
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2018
Various sealing techniques were applied to the anodized 5083 aluminum alloy for marine environment to reduce corrosion and cavitation erosion damage. Electrochemical experiments and cavitation erosion tests were conducted to evaluate the corrosion resistance and cavitation resistance of the anodic oxide film treated with sealing in natural seawater solution. Then, damaged surface morphology was analyzed by scanning electron microscope(SEM) and 3D microscope. As the results of the electrochemical experiments, it was observed that the surface damage of all the experimental conditions in the anodic polarization experiment was locally grown by the combination of crack and corrosion damage. In the Tafel analysis, the corrosion resistance of all sealing treatment conditions was improved compared to the anodizing. On the other hand, cavitation erosion tests showed that the anodizing and all the sealing treatment conditions generated local pit damage by cavitation erosion attack and grew to crater damage in the observation of damaged surface by SEM. Also, the weight loss and the surface damage depth measured with the experiment time presented that most of the sealing treatment conditions showed better cavitation erosion resistance than the anodizing, and they had an incubation period at the beginning of the experiment.
Kim Gun-Ho;Won Young-Jun;Sakakur Keigo;Fujimot Takehiro;Nishioka Toshihisa
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.30
no.4
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pp.474-482
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2006
Generally almost all fatigue crack growth is affected by mode I. For this reason a study on mode I has concentrated in the field of fracture mechanics. However the fatigue crack initiation and growth in machines and structures usually occur in mixed mode loading. If there is any relationship between the cause of fracture in mixed mode loading and fracture surface, fracture surface pattern will be the main mean explaining reasons of fatigue fracture and obtaining further information about fracture process. In this paper low point shear-fatigue test with Aluminum alloy hi 5083-O is carried out from this prospect and then the mixed mode distribution of fracture surface is examined from the result after identifying the generation of fatigue crack surface pattern. It was found from the experimental results that the fatigue crack surface pattern and the fatigue crack shear direction are remarkably consistent. Furthermore It is possible that the analysis of distribution of mixed mode through the fatigue crack surface pattern.
We measured the pumpdown curves of an A5083 vacuum chamber and analyzed the outgassing in terms of desorption energies of water. The outgassing curves follow a ~$t^{-1.15}$ behavior before bakeout, which can be described by the first-order desorption of water molecules in the oxide layer. Analysis of the curves reveals that there exist several adsorption sites on the surface for water in the pressure range of ~$10^{-5}\;-\;10^{ -8}$Torr. Measurements utilizing the throughput method show that the room temperature outgassing rate is ~1{\times}10^{-13}$ Torr $\ell$/s $\textrm{cm}^2$ after 24 - h bakeout at $100^{\circ}C$.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.26
no.6
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pp.653-660
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2002
In this study, the toughness was evaluated by using the instrumented Charpy impact testing procedures for A15083-O aluminum alloy used in the LNG carrying and storing tank. The specimens were GMAW welded with four different mixing shield gas ratios (Ar100%+He0%, Ar67%+He33%, Ar50%+He50%, and Ar33%+He67%), and tested at four different temperatures(+25, -30, -85, and $-196^{\circ}C$) in order to investigate the influence of the mixing shield gas ratio and the low temperature. The specimens were divided into base metal, weld metal, fusion line, and HAZ specimen according to the worked notch position. From experiment, the maximum load increased a little up to -$85^{\circ}C$ , and the maximum load and maximum displacement were shown the highest and the lowest at -$196^{\circ}C$ than the other test temperatures. The absorption energy of weld metal notched specimens was not nearly depends on test temperature and mixing shield gas ratio because the casting structure was formed in weld metal zone. In the other hand, the other specimens were shown that the lower temperature, the higher absorption energy slightly up to $-85^{\circ}C$ but the energy was decreased so mush at $-196^{\circ}C$.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.33
no.1
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pp.104-111
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2009
This paper shows the behaviors of macro- and micro-structures and mechanical properties for specimen's welding region welded by FSW. according to welding conditions with 5mm thickness aluminum 5083O alloy plate. It apparently results in defect-free weld zone in case traverse speed was changed to 32 mm/min under conditions of anti-clockwise direction and tool rotation speed such as 800 and 1250 rpm with tool's pin diameter of 5 ${\Phi}mm$ and shoulder diameter of 20 ${\Phi}mm$, pin length of 4.5 mm and tilting angle of $2^{\circ}$. The ultimate stress of ${\sigma}_T=331$ MPa and the yield point of 147 MPa are obtained at the condition of the travel speed of 32 mm/min with the tool rotation speed of 1250 rpm. There is neither voids nor cracks on bended surface of $180^{\circ}$ after bending test. The improvement of toughness after impact test was found. The lower rotating and traverse speed became, the higher were yield point, maximum stress and elongation(%) with the stresses and the elongation(%) versus the traverse speed diagram. Vickers hardness for cross section of welding zone were also presented. The typical macro-structures such as dynamically recrystallized zone, thermo-mechanically affected zone and heat affected zone and the micro-structures of the transverse cross-section were also showed. However, the author found out that the region of 6mm far away from shoulder circumference was affected by friction heat comprehensively, that is, hardness softened and that part of micro-structures were re-solid-solution or recrystallized, the author also knew that there is no mechanically deformation on heat affected zone but there are the flow of plastic deformation of $45^{\circ}$ direction on thermo-mechanically affected zone and the segregation of Al-Mg on nugget. The solid solution wt(%) of parent material as compared against of friction stir welded zone was comprehensively changed.
Transactions of the Korean Society of Automotive Engineers
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v.10
no.6
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pp.158-165
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2002
This study was to evaluate mechanical properties and toughness of the Al5083-O aluminum alloy welding zone according to the mixing shield gas ratio and heat input change. The GMA(Gas Metal Arc) welding of the base metal was carried out with four different mixing shield gas ratios(Ar100%+He0%, Ar67%+He33%, Ar50%+He50%, and Ar33%+He67%) and three different heat inputs(low, medium, and high). To investigate the Charpy absorbed energy of the weld zone, the specimens were divided base metal, weld metal, fusion line, and HAZ notched specimen according to the worked notch position. The different gas ratio and heat input had little effect upon the tensile strength. But Ar33%+He67% mixture had the greatest mechanical properties considering that the more He gas ratio concentrations, the higher yield strength and elongation. The maximum load and displacement of the weld metal notche specimen was so much low more than that of the base metal, but fusion line and HAZ notched specimens showed almost same regardless of the mixing shield gas ratio and heat input. The Charpy absorbed energy was lowest in weld metal notched specimen, and increased in the fusion line, and HAZ notche specimen in order. Ar33%+He67% mixture had the greatest toughness considering that the more He gas ratio, the higher absorption energy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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