A319 aluminum alloy containing 6.5% Si and 3.5% Cu as major alloying elements has been widely used in machinery parts because of its excellent castability and crack resistance. However it needs more wear resistance to extend its usage to the severe wear environments. It has been known that hyper-eutectic Al-Si alloy having more than 12.6% Si contains pro-eutectic Si particles, which give better wear resistance and lubrication characteristics than hypo-eutectic Al-Si alloy like A319 alloy. In this study, it was tried to clad hyper-eutectic Al-Si alloy on the surface of A319 alloy. In the experiments, Al-36%Si alloy powder was mixed with organic binder to make a fluidic paste. The paste was screen-printed on the A319 alloy surface, melted by pulsed Nd:YAG laser and alloyed with the A319 base alloy. As experimental parameters, the average laser power was changed to 111 W, 202 W and 280 W. With increasing the average laser power, the melting depth was changed to $142{\mu}m$, $205{\mu}m$ and $245{\mu}m$, and the dilution rate to 67.2 %, 72.4 % and 75.7 %, and the Si content in the cladding layer to 16.2 %, 14.6 % and 13.7 %, respectively. The cross-section of the cladding layer showed very fine eutectic microstructure even though it was hyper-eutectic Al-Si alloy. This seems to be due to the rapid solidification of the melted spot by single laser pulse. The average hardness for the three cladding layers was HV175, which was much higher than HV96 of A319 base alloy. From the block-on-roll wear tests, A319 alloy had a wear loss of 5.8 mg, but the three cladding layers had an average wear loss of 3.5 mg, which meant that an increase of 40 % in wear resistance was obtained by laser cladding.
환경 규제 및 배출가스 규제에 의하여 차량 경량화를 위해 점차적으로 Al합금의 차체 및 부품적용 비율이 점차 확대되고 있다. 이에 따라 알루미늄의 레이저 용접 시 출력, 초점거리, 용접 속도 등 공정 변수의 상관관계와 용접 결함 현상에 의한 관심이 집중된 연구가 많이 발표되었으며, 알루미늄 5000계열의 경우 박판 용접 시 기공, 균열 등 과 같은 결함 현상을 방지하기 위하여, Twin spot laser, Laser-TIG hybrid 등과 같은 공법 적용을 제안되었다. 본 연구에서는 Yb:YAG laser welding 시 Mg 함량이 높은 AA5J32을 소재를 이용하여 박판 겹치기 용접 시 Back side spiking 결함 방지를 위한 레이저 빔 출력 파형을 설계하여 실험을 수행하였다. 또한 파형의 특성에 따라 나타나는 겹치기 용접부의 기계적 특성과 기공에 대해 알아 보고자 하였다.
Kim, Teuk-Gi;Jo, Hyeon-Jin;Kim, Hong-Ju;Cheon, Chang-Geun;Jang, Ung-Seong
Proceedings of the KWS Conference
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2006.10a
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pp.219-221
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2006
In an attempt to optimize friction spot joining process of Al alloys for automobiles, Friction spot joining was used make lap feint on strips of AA5052-H32 and AA6022-T4 aluminium alloy. The effects of joining parameters such as tool rotating speed, plunging depth, joining time and kind of upper plate on the joints properties were investigated. An optimal tensile shear strength parameter of a tool rotating speed of 1000rpm, dwell time 2.5sec with upper plate 6022 can be found to make a good joint.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.22
no.2
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pp.794-801
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2021
This study examined the mechanical strength and corrosion resistance of a dissimilar joint with an aluminum alloy and steel by resistance element spot welding. SPFC980 steels and Al5052 alloys were applied as the base materials. S20C steels were assembled on Al5052 for the riveting element before the electric resistance welding process. The SPFC980-S20C riveted Al5052 was welded at a 6.5 kA current and 250 kgf/㎠. As a result, the engraved S20C elements formed unstable nuggets after the spot welding processes. In contrast, in the embossed S20C elements, exceptional mechanical properties, such as robust corrosion resistance and fatigue resistance, were obtained by structurally sound joints. The correlation between the microstructure and mechanical properties were examined by microstructural investigations and FEM simulations. The corrosion reliability of element spot-welded SPFC980-Al5052 dissimilar joints was investigated systematically.
International Journal of Advanced Culture Technology
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v.3
no.1
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pp.153-160
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2015
This article is aimed to study the effects of resistance spot welding (RSW) on the lap joint properties between AA1100 aluminum alloy and SGACD zinc coated steel and its properties. The summarized experimental results are as follows. The summarized experimental results are as follows. The optimum welding parameters that produced maximum tensile shear strength of 2200 N was a welding current of 95 kA, a holding time of 10 cycles, and a welding pressure of 0.10 MPa. Increasing of welding current, increased the tensile shear strength of the joint and also increased the amount of aluminum dispersion at the joint interface. The lap joint of steel over the aluminum (Type I) showed the higher joint tensile shear strength than a lap joint of aluminum over the steel (Type II). The indentation depth and the ratio of the indentation depth to the plate thickness decreased when the welding current was increased in the type I lap joint and also decreased when the welding current was decreased in the type II lap joint. The interface structure showed the formation of the brittle $FeAl_3$ intermetallic compound that deteriorated the joint strength.
Purpose : The purpose of this study was to investigate the effect of the output energy(voltage) of laser welding on the strength and properties of joint of cast titanium(CP Gr II) and titanium alloy(Ti-6Al-4V). Material and method : Cast titanium and its alloy rods(ISO6871) were prepared and perpendicularly cut at the center of the rod. After the cut halves were fixed in a jig, and the joints welded with a laser-welding machine at several levels of output voltage of $200V{\sim}280V$. Uncut specimens served as the non-welded control specimens The pulse duration and pulse spot size employed in this study were 10ms and 1.0mm respectively. Tensile testing was conducted at a crosshead speed of 0.5mm/min. The ultimate tensile strength(MPa) was recorded, and the data (n=6) were statistically analyzed by one-way analysis of variance(ANOVA) and Scheffe's test at ${\alpha}$=0.05. The fracture surface of specimens investigated by scanning electron microscope (SEM). Vickers microhardness was measured under 500g load of 15seconds with the optimal condition of output voltage 280V. Results : The results of this study were obtained as follows, 1. When the pulse duration and spot size were fixed at 10ms and 1.0mm respectively, increasing the output energy(voltage) increased UTS values and penetration depth of laser welded to titanium and titanium alloy. 2. For the commercial titanium grade II, ultimate tensile strength(665.3MPa) of the specimens laser-welded at voltage of 280V were not statistically(p>0.05) different from the non-welded control specimens (680.2MPa). 3. For the titanium alloy(Ti-6Al-4V), ultimate tensile strength(988.3MPa) of the specimens laser-welded at voltage of 280V were statistically(p<0.05) different from the non-welded control specimens (665.0MPa). 4. The commercial titanium grade II and titanium alloy(Ti-6Al-4V) were Vickers microhardness values were increased in the fusion zone and there were no significant differences in base metal, heat-affected zone.
Kim, Teuk-Gi;Cheon, Chang-Geun;Rajesh, S.R.;Kim, Hong-Ju;Jang, Ung-Seong
Proceedings of the KWS Conference
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2007.11a
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pp.316-318
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2007
Friction Spot Joining(FSJ) has a strong potential for aluminum alloy joining in automobile industries. The present paper focuses on the attempt to optimize the FSJ process for lap joining of A5052-H32 and A6061-T6 aluminum alloys. For A5052 maximum tensile shear strength has been observed for a tool rotating speed of 800rpm and for A6061 at 1000 rpm. Study on fracture modes of the tensile tested specimens of both A5052-H32 and A6061-T6 revealed, for high tensile strength values, plug fracture mode and lower tensile values, shear fracture mode. Above 2000 rpm distortion of the base metal, beside the tool shoulder was larger and plug fracture mode has been observed.
Joh, Hongrae;Han, Seung Zeon;Ahn, Jee Hyuk;Lee, Jehyun;Son, Young Guk;Kim, Kwang Ho
Korean Journal of Materials Research
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v.25
no.4
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pp.202-208
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2015
Alumina dispersion strengthening copper(ADSC) alloy has great potential for use in many industrial applications such as contact supports, frictional break parts, electrode materials for lead wires, and spot welding with relatively high strength and good conductivity. In this study, we investigated the oxidation behavior of ADSC alloys. These alloys were fabricated in forms of plate and round type samples by surface oxidation reaction using Cu-0.8Al, Cu-0.4Al-0.4Ti, and Cu-0.6Al-0.4Ti(wt%) alloys. The alloys were oxidized at $980^{\circ}C$ for 1 h, 2 h, and 4 h in ambient atmosphere. The microstructure was observed with an optical microscope(OM) and a scanning electron microscope(SEM) equipped with energy-dispersive X-ray spectroscopy(EDS). Characterization of alumina was carried out using a 200 kV field-emission transmission electron microscope(TEM). As a result, various oxides including Ti were formed in the oxidation layer, in addition to ${\gamma}$-alumina. The thickness of the oxidation layer increased with Ti addition to the Cu-Al alloy and with the oxidation time. The corrected diffusion equation for the plate and round type samples showed different oxidation layer thickness under the same conditions. Diffusion length of the round type specimen had a value higher than that of its plate counterpart because the oxygen concentration per unit area of the round type specimen was higher than that of the plate type specimen at the same diffusion depth.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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