FRICTION STIR SPOT WELDING PROCESS: EXPERIMENTAL INVESTIGATION AND NUMERICAL MODELING. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF FSSW_Exp._Investigation_and_Numerical_Modeling_g201205120.pdf Download (7MB) | Preview

Arabic Abstract

في هذه الدراسة تم تطوير عملية لحام نقطي تحريكي إحتكاكي لوصلة نحاس متراكبة ومن ثم تم دراسة تأثير متغيرات اللحام وهي سرعة دوران الأداة، المعدل الزمني لإدخال الأداة ، زمن التحريك وشكل الأداة على القوة اللازمة لقص اللحام بالشد. تم تحليل جودة اللحام بإعتبار شكل الخطاف، سمك الطبقة العليا الفعّال، مساحة المنطقة المرتبطة ونمط فشل اللحام. تم الحصول على وصلة لحام ناجحة خالية من الفراغات والشقوق بقوة لحام بلغت 7,1 كيلو نيوتن عند سرعة دوران أداة بلغت 900 لفة في الدقيقة، عندما كان المعدل الزمني لإدخال الأداة 20 ملمتر في الدقيقة وزمن تحريكي بلغ ثانيتين بإستخدام أداة اللحام ذات اللولب المصنوعة من فولاذ الأدوات. علاوة على ذلك فإن نمط فشل تلك الوصلة هو إنفصال الطبقة السفلى وهو نمط فشل مطيلي. بالإضافة إلى ذلك تم تطوير نموذج عددي لمحاكاة عملية اللحام النقطي التحريكي الإحتكاكي وذلك لدراسة أثر متغيرات اللحام على توزيع درجات الحرارة. تم التحقق من درجات الحرارة المتوقعة من النموذج العددي بمقارنتها مع درجات الحرارة المسجلة مخبرياً، وُجد توافق بين درجات الحرارة في النموذج مع درجات الحرارة المسجلة مخبريا بنسبة خطأ قصوى بلغت 16%. بالإضافة إلى ذلك وجد أن سرعة دوران الأداة ذات أعلى تأثير على درجة حرارة المادة الملحومة القصوى، بينما وُجد أن المعدل الزمني لإدخال الأداة و زمن التحريك لهما تأثير أقل على درجة حرارة المادة الملحومة القصوى.

English Abstract

The aim of the current study is to develop a friction stir spot welding process to join a pure Copper lap joint and to study the effect of key welding parameters namely, rotational speed, plunging rate, dwell time and pin tool geometry on weld strength and quality. The weld quality parameters that have been analyzed in this study are hook formation, effective upper sheet thickness, bonded region area and fracture mode. A sound weld quality free of voids and cracks having a weld strength of 7.1 kN was obtained at 900 rpm rotational speed, 20 mm/min plunging rate and 2 seconds dwell time using a threaded tool steel pin tool. However, these welds failed in plug failure mode which is a ductile failure mode. A finite element model was developed to investigate the effects of process parameters (rotational speed, plunging rate and dwell time) on the work-piece temperature distribution during a friction stir spot welding process. Finite element model validation showed a good agreement between measured and predicted temperatures. The maximum error was approximately 16%. According analysis of the validated finite element model results, rotational speed has the most significant effect on the peak temperature of the work-piece. On the other hand, plunging rate and dwell time have a less effect on work-piece peak temperature.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Mechanical
Department:	College of Engineering and Physics > Mechanical Engineering
Committee Advisor:	Bazoune, Abdelaziz
Committee Members:	Shuaib, Abdel Rahaman and Merah, Neçar
Depositing User:	AHMED MAHGOUB (g201205120)
Date Deposited:	09 Jul 2015 10:53
Last Modified:	01 Nov 2019 16:30
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139697