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Laser beam welding and friction stir welding of 6013-T6 aluminium alloy sheet

2000; Wiley; Volume: 31; Issue: 12 Linguagem: Alemão

10.1002/1521-4052(200012)31

1521-4052

Reinhold Braun, C. Dalle Donne, G. Staniek,

Aluminum Alloy Microstructure Properties

Butt welds of 1.6 mm thick 6013-T6 sheet were produced using laser beam welding and friction stir welding processes. Employing the former joining technique, filler powders of the alloys Al-5%Mg and Al-12%Si were used. Microstructure, hardness profiles, tensile properties and the corrosion behaviour of the welds in the as-welded condition were investigated. The hardness in the weld zone was lower compared to that of the base material in the peak-aged temper. Hardness minima were measured in the fusion zone and in the thermomechanically affected zone for laser beam welded and friction stir welded joints, respectively. Metallographic and fractographic examinations revealed pores in the fusion zone of the laser beam welds. Porosity was higher in welds made using the filler alloy Al-5%Mg than using the filler metal Al-12%Si. Transmission electron microscopy indicated that the β″ (Mg2Si) hardening precipitates were dissolved in the weld zone due to the heat input of the joining processes. Joint efficiencies achieved for laser beam welds depended upon the filler powders, being about 60 and 80% using the alloys Al-5%Mg and Al-12%Si, respectively. Strength of the friction stir weld approached over 80% of the ultimate tensile strength of the 6013-T6 base material. Fracture occurred in the region of hardness minima unless defects in the weld zone led to premature failure. The heat input during welding did not cause a degradation of the corrosion behaviour of the welds, as found in continuous immersion tests in an aqueous chloride-peroxide solution. In contrast to the 6013-T6 parent material, the weld zone was not sensitive to intergranular corrosion. Alternate immersion tests in 3.5% NaCl solution indicated high stress corrosion cracking resistance of the joints. For laser beam welded sheet, the weld zone of alternately immersed specimens suffered severe degradation by pitting and intergranular corrosion, which may be associated with galvanic coupling of filler metal and parent material. Laserstrahlschweißen und Reibrührschweißen der Al-Legierung 6013-T6 Mit Hilfe des Laserstrahlschweißens und des Reibrührschweißens wurden Stumpfnähte von 1,6 mm dicken Blechen der Legierung 6013-T6 hergestellt. Hierbei wurden beim Laserstrahlschweißen Pulver der Legierungen Al-5%Mg und Al-12%Si als Zusatzwerkstoffe benutzt. Das Gefüge, Härteverläufe, Zugversuchskennwerte und das Korrosionsverhalten der Schweißnähte wurden im so belassenen Zustand nach dem Schweißen untersucht. Die im Nahtbereich gemessene Härte war geringer als im warmausgehärteten Grundmaterial. Bei den Laserstrahlschweißnähten lag das Härteminimum in der Schmelzzone, bei den reibrührgeschweißten Nähten in der thermomechanisch beeinflussten Zone. Metallographische und fraktographische Untersuchungen zeigten Poren in der Schmelzzone der Laserstahlschweißverbindungen. Die Anzahl der Poren war größer, wenn mit Al-5%Mg geschweißt wurde als wenn der Schweißzusatzwerkstoff Al-12%Si benutzt wurde. Transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten, daß die β″ (Mg2Si) Aushärtungsteilchen durch die Schweißprozesswärme im Nahtbereich aufgelöst wurden. Die erreichten Schweißfaktoren der Laserstrahlschweißverbindungen hingen von den verwendeten Zusatzwerkstoffen ab und betrugen etwa 60 bzw. 80%, je nachdem ob die Legierung Al-5%Mg oder Al-12%Si benutzt wurde. Beim Reibrührschweißen wurden Festigkeitswerte über 80% der Zugfestigkeit des Grundmaterial 6013-T6 erzielt. Der Bruch erfolgte im Bereich der Härtemimina, falls nicht Fehler in der Schweißnaht zu einem vorzeitigen Versagen führten. Das Korrosionsverhalten der Schweißnähte wurde durch den Wärmeeintrag beim Schweißen nicht nachteilig beeinflusst, wie im Dauertauchversuch in einer wäßrigen NaCl Lösung mit Wasserstoffperoxidzusatz nachgewiesen wurde. So war der Nahtbereich im Gegensatz zum Grundwerkstoff 6013-T6 nicht anfällig gegen interkristalline Korrosion. Der Wechseltauchversuch in einer wäßrigen 3.5%igen NaCl Lösung zeigte einen hohen Spannungsrisskorrosionswiderstand der Schweißnähte an. Im Nahtbereich laserstrahlgeschweißter Proben, die im Wechseltauchversuch geprüft wurden, trat ein starker Korrosionsangriff auf, der vermutlich auf eine galvanische Kopplung zwischen den Schweißzusatzwerkstoffen und dem Grundmaterial zurückzuführen ist.