อิทธิพลของรูปร่างตัวกวนที่มีผลต่อสมบัติรอยต่อเกยอะลูมิเนียม AA 6063 และเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 430

Abstract

การนำเอาวัสดุสองชนิดที่มีความแตกต่างกันมาทำการเชื่อมประสานให้ติดกันนั้นกำลังเป็นที่นิยมกันในอุตสาหกรรมการผลิตประเภทต่างๆ แต่การเชื่อมวัสดุสองชนิดที่แตกต่างกันนั้น เป็นเรื่องที่มีความยากลำบากมาก เนื่องจากวัสดุสองชนิดมีสมบัติในแต่ละด้านที่แตกต่างกัน จึงเกิดการเชื่อมด้วยการเสียดทานแบบกวนระหว่างอะลูมิเนียม AA6063 กับเหล็กกล้าไร้สนิม AISI 430 ขึ้นเพื่อศึกษาสมบัติทางกล สมบัติทางเคมี โครงสร้างจุลภาคและโครงสร้างมหาภาคบริเวณอินเทอร์เฟสของรอยเชื่อม ใช้หลักการเชื่อมด้วยการเสียดทานแบบกวนด้วยตัวกวนหลายรูปแบบ ได้แก่ ทรงกระบอก ทรงกระบอกเกลียว (ขวา ซ้าย) ทรงกรวย และทรงกรวยเกลียว (ขวา ซ้าย) เชื่อมด้วยเครื่องกัดอัตโนมัติแนวดิ่งเชื่อมที่ความเร็วรอบ 250 - 750 รอบ/นาที และความเร็วเดิน 25 - 175 มม./นาที ในลักษณะต่อเกย โดยอะลูมิเนียมอยู่ด้านบนเกยกันกับเหล็กกล้าไร้สนิมที่ระยะ 30 มม. ตัวกวนกดลึกลงในเหล็กกล้าไร้สนิม 0.2 มม. องศาการเอียงตัวกวน 2 องศา การทดลองสรุปผลได้ว่า รอยเชื่อมที่ให้ค่าความแข็งแรงดึงเฉือนดีที่สุดคือ รอยเชื่อมที่ทำการเชื่อมด้วยตัวกวนรูปทรงกระบอกเกลียวซ้าย ที่ความเร็วรอบตัวกวน 500 รอบ/นาที ความเร็วเดินที่ 175 มม./นาที ได้ค่าความแข็งแรงดึงเฉือน 13.750 kN เมื่อทำการตรวจสอบโครงสร้างจุลภาค พบว่า เกิดการแทรกตัวของเหล็กกล้าไร้สนิมเข้าไปในอะลูมิเนียมในบริมาณที่มาก บริเวณอินเทอร์เฟสของรอยเชื่อมพบสารประกอบกึ่งโลหะชนิด FeAl จากการตรวจสอบส่วนผสมทางเคมี และลักษณะรอยฉีกขาดพบเนื้ออะลูมิเนียมติดอยู่ที่ผิวเหล็กกล้าไร้สนิมบริเวณรอยเชื่อมหลังทดสอบแรงดึง ซึ่งเป็นการบ่งบอกว่ารอยเชื่อมต่อเกยที่เชื่อมด้วยกระบวนการเชื่อมเสียดทานแบบกวนมีความแข็งแรงสอดคล้องกับค่าความแข็งแรงดึงเฉือน

Product manufacturing from welding process with different material are used increasingly in many manufacturing industries but it is difficult because of a different materials have possessed different properties. The friction stir welding (FSW) for welding AA6063 aluminum and AISI 430 stainless steel has been set up for studying mechanical properties and microstructure. This evaluation was FSW with various geometries of stirrer including cylinder, screw cylinder (right-left), cone and screw cone (right-left) that welding with vertical milling machine. The evaluation parameters were rotating speed of 250 - 750 rpm and welding speed of 25 - 175 mm./min. The aluminum was overlapped the stainless steel by 30 mm. and the depth of stirrer end that plunged into stainless steel was 0.2 mm. with 2 inclined degrees of stirrer. The summarized results are as following; The welding, which is used right-screw cylindrical stirrer , has the maximum value of shear strength at rotated speed 500 rpm., welding speed of 175 mm/min has 13.750 kN of shear strength. After inspected the microstructure found that stainless steel insert into aluminum like a branch at side area of structure. The interface area of this joint found that both materials were bonded almost completely. When inspected chemical components it found FeAl at welding interface and tearing area it found aluminum adhered on stainless steel surface at welding joint after testing the tensile strength. This evidence implied that overlapped joint welding by FSW has the strength consistent with shear strength.