Analisi del processo Friction Stir Welding applicato alla lega AA 5754 H111: comportamento meccanico e termico dei giunti

The work referred to this document was carried out to study the influence of the process parameters on the mechanical properties of aluminum plates (AA 5754-H111) with a thickness of 6 mm, welded by means of Friction Stir Welding. The analysis which were carried out, involved the process parameters such as the welding tool rotation speed and the welding tool travel speed. The process was monitored during each test through thermocouples and infrared cameras. The thermal fields which were detected during the process of FSW have provided important information about the temperatures distributions for each combination of assigned process parameters. The most significant observations concerned the thermal non uniformity recorded along the length of all the welded joints and the asymmetries in terms of the maximum temperatures reached between the two sides of the weld. The most interesting observations showed an asymmetric temperature due to FSW process between the advancing side and the retreating side. In particular it has been observed that higher temperatures are always been recorded along the retreating side compared to advancing side. These results proved that the thermographic techniques could be a very useful tool to monitor the many variables that come into play in the process of FSW. In addition, tests conducted on static mechanical joints previously monitored, showed a non-uniform distribution of the mechanical characteristics also along the welding direction. These evaluations have led to say that, based on the process parameters chosen and the set-up of the equipment employed, the process could not be considered to be "stationary". Considering these results, it has been hypothesized that there was a link between the variation of the thermal properties and the mechanical properties non-uniformity of the same joints, along the welding direction. Finally, through the development of the ANOVA, was demonstrated a significant influence of the used process parameters, on the mechanical characteristics.

L’attività oggetto del presente articolo è finalizzata allo studio dell'influenza dei parametri di processo sulle proprietà meccaniche di giunti saldati in lega di alluminio AA 5754 H111 dello spessore di 6 mm, mediante Friction Stir Welding (FSW). Le analisi compiute hanno coinvolto parametri di processo quali velocità di avanzamento e velocità di traslazione, imposte all'utensile durante la saldatura. Nel corso delle prove eseguite sono state monitorate le temperature raggiunte per mezzo di termocoppie e di termocamere a infrarossi. I campi termici rilevati durante il processo di FSW hanno fornito importanti informazioni circa le distribuzioni delle temperature per ogni combinazione di parametri di processo assegnata. Le osservazioni più rilevanti hanno riguardato le disuniformità termiche registrate lungo la lunghezza di tutti i giunti saldati e le asimmetrie in termini di temperature massime raggiunte tra i due lati della saldatura. In particolare è stato osservato che le temperature più elevate sono sempre state registrate lungo il Retreating Side rispetto all’Advancing Side. Tali risultati attestano l’importanza delle tecniche termografiche quale strumento utilissimo ed efficace per il controllo e il monitoraggio delle numerose variabili che entrano in gioco nel processo FSW. Inoltre le prove meccaniche statiche condotte sui giunti precedentemente monitorati, hanno comprovato una distribuzione non uniforme anche delle caratteristiche resistenziali lungo la direzione di saldatura. Tali valutazioni hanno portato ad affermare che, in base ai parametri di processo prescelti e al set-up delle attrezzature impiegato, il processo non poteva essere considerato “stazionario”. Alla luce di tali risultati si è ipotizzato quindi si è ipotizzato un legame tra la variazione delle proprietà termiche e la disuniformità delle proprietà meccaniche degli stessi giunti, lungo la direzione di saldatura. Infine è stata dimostrata una influenza rilevante dei parametri di processo impiegati sulle caratteristiche resistenziali, mediante lo sviluppo dell’ANOVA, ovvero Analisi della Varianza dei risultati ottenuti