In this study, the influence of carbon equivalents on friction welds of dissimilar steels was investigated. Four types of carbon steels with 10mm diameter were welded to a high-speed tool steel SKH 9. Main experimental results could be summarized as follows (1) Under constant friction pressure, the friction time increased almost linearly with the increasing burn-off length, while the forge length decreased almost linearly. (2) The maximum hardness in carbon steels increased almost linearly with the increasing carbon equivalent, but was much lower than that in the high speed steel. (3) After quenching and tempering of dissimilar steel friction welds, the hardness in carbon steel weldments became similar as that in the base metal, while the hardness in SKH 9 weld was still higher that of the base metal. (4) Relative movement in the friction phae occurred not at the interface of the weldments, but in the high speed steed steel near the interface. (5) For considered material combinations and welding parameters, most of fractures in tension and twisting tests occurred in the base metal. And welds with so high strength could produced in a wide range of welding parameters.
Friction welding has emerged as a reliable process for high-production commercial applications with significant economic and technical advantages. But nondestructive test in friction weld was not clearly developed. Therefore the experimental verification is necessary in order to understand the characteristcs of the pulse echo effects according to various change in welding conditions. This paper presents an attempt to determine the relationship between the varios welding conditions and the coefficients of reflection using the ultrasonic pulse echo method in dissibilar metals friction weld. The new approach of calculating the coefficients of reflection based on measured amplitudes of the echoes is applied in this paper. These coefficients provides a single quantitative measurement which involves both acoustic energy reflected at the welded interface as well as transmitted across the interface. As a result, it was known that the quantitave relationship between welding conditions and the coefficients of reflection using the ultrasonic pulse echo exists in dissimilar metals friction weld.
This study deals with the friction weldability of machine structural carbon steel (SM45C) to Al-Mg-Si aluminium alloy (A6063). The bonding strength of friction welded joints, from all mechanical test, exceeded that of A6063 base metal, under the condition of friction time 1.5 sec, upset pressure 80MPa. The friction welded joints under these conditions exhibited tensile strength of 262MPa, bending angle of 90$^{\circ}$ without crack at weld interface and shear strength of 113MPa. Consequently, the friction weldability of SM4C to A6063 was very excellent, and that was possible without special preparation of weld surfaces.
Application of friction welding is increasing in the manufacturing process of machine elements in many industry fields. To establish a reasonable strength evaluation method and fracture criterion, it is necessary to analyze stress singularity under the residual stress condition on friction welded interface between dissimilar materials. In this paper, a method to establish fracture criterion on interface of friction welded dissimiliar materials was investigated by using the boundary element method BEM and static tensile testing. A quantitative fracture criterion for friction welded dissimilar materials is suggested by using stress singularity factor, $\Gamma$.
A copper-tungsten sintered alloy(WCu) has been friction-welded to a tough pitch copper (Cu) in order to investigate friction weldability. The maximum tensile strength of the SWu-Cu friction welded joints had cp to 96% of those of the Cu base metal under the condition of friction time 0.6sec, friction pressure 45MPa, upset pressure 125MPa and upset time 5.0sec. And it is confirmed that the tensile strength of friction welded joints are influenced highly by upset pressure rather than friction time. And it is considered that mixed layer was formed in the Cu adjacent side to the weld interface, W particles included in mixed layer induced fracture in the Cu adjacent side to the weld interface and also, thickness of mixed layer was reduced as upset pressure increase.
This study was undertaken to investigate tribology characteristics of the alumina ceramics($Al_2O_3$) for the vauiation of ambient condition such as air and distilled water. The results obtained were as follows. As the sliding speed increases, the friction coefficient in the air decreased due to the reduction of sheafing stress caused by the heat accumulation of contact interface. And the friction coefficient in the distilled water decreased due to an activation of the tribochemical reaction. As the contact load increases, the friction coefficient is small in the air due to temperature rise of the contact interface. However, at the low speed side in the distilled water, the friction coefficient holds a large value due to decrease of the tribochemical reaction. The friction surface of ceramics can be protected in the air by the influence of the oxides tansfered from STB2 and also in the distilled water by the influence of the corrosive productive hydroxides.
To investigate the influence of heat treatment on the growth intermetallic compounds (IMCs) at the joint interface of friction-welded Cu-Al, several heat treatments are performed at three different temperature with different times. The experiments reveal three different IMCs layers which are significantly influenced by atomic diffusion of Cu and Al with heat treatment conditions. Since the formation of these IMCs layers can affect mechanical properties of friction-welded Cu-Al interfaces, the relationship between the microstructure of IMCs layers and the tensile strength is analyzed according to heat treatment temperature and times.
강-콘크리트 계면의 성질을 대표하는 부착강도, 부착 및 비부착 마찰계수, 부착 및 비부착 마찰계수의 연화영역에서 잔류량의 크기, 모드 I 파괴에너지, 부착 및 비부착 모드 II 파괴에너지, 파괴포락선의 형상계수를 포함한 총 9개 계면상수의 값을 계면거동실험결과와 파괴포락선의 기하학적 형상 및 구성모델을 이용하는 민감도 해석을 통해 결정하였다. 계면의 거동이 계면의 부착상태뿐만 아니라 계면법선방향 응력의 방향과 크기에 따라 매우 민감하게 작용하므로 계면상수 값의 결정에서는 이러한 구속압의 크기와 부착 및 비부착 계면조건을 고려하였다. 강재판 사이에 콘크리트가 타설된 강-콘크리트 계면실험체의 거동해석을 위한 계면유한요소해석을 결정된 계면상수를 적용하여 수행하였으며 실험결과와의 비교를 통해 상수값의 적정성을 검토하였다.
In the presented study, SM45C carbon steel parts were joined by friction welding. The welding process was carried out under optimized conditions using statistical approach. The study of SM45C is conducted with various combinations of process parameters. Parameter optimization, microstructure and mechanical property correlation are the major contribution of the study. The welded joints were produced by varying spindle revolution speed, friction pressure, upset pressure and burn-off length. Tension tests were applied to welded parts to obtain the strength of the joints. Fracturs properties were additionally obtained experimentally under fluctuated tensile loads. Microstructures using microphotographs were examined in the weld interface and weld region and heat affected zone and base metal and flash zone of welded parts. Finally, Hardness variations in welding zone and base metal were also obtained. Through these tests, the optimum conditions of parameters for ${\phi}20$ SM45C in friction welding were obtained when the friction spindle revolution was 1,950 rpm, the friction pressures was 30 MPs, upset pressures was 50 MPs.
Friction welding has been shown to have significant economic and technical advantages. However, one of the major concerns in using friction welding is the reliability of the weld quality. No reliable nondestructive test method is available at present for detecting weld quality, particularly in a production environment. Friction welds are formed by the mechanisms of diffusion as well as mechanical interlocking. The severe plastic flow at the interface by forge action of the process brings the subsurfaces so close together that detection of any unbonded area becomes very difficult. This paper presents an attempt to determine the friction weld strength quantitatively using the ultrasonic pulse-echo method. Instead of detecting flaws or cracks at the interface, the new approach calculates the coefficient of reflection based on measured amplitudes of the echoes. It has been finally confirmed that this coefficient could provide the quantitative relationship to the weld quality such as tensile strength, torsional strength, impact value, hardness, etc. So a new nondestructive analysis system of friction weld strength of dissimilar metals using an ultrasonic technique could be well developed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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