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May 01, 2023

Klebstoffunterstützte TiB2-Beschichtungseffekte auf Reibrührschweißverbindungen

Wissenschaftliche Berichte Band 12,

Wissenschaftliche Berichte Band 12, Artikelnummer: 17894 (2022) Diesen Artikel zitieren

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Das Reibrührschweißen ist eine neuartige Technik zum Verbinden von Eisen- und Nichteisenmaterialien im festen Zustand. Die Rillenfülltechniken sind am beliebtesten und werden von Forschern im Allgemeinen verwendet, um die Verstärkung in der FSWed-Zone zu dotieren und so die Eigenschaften von Verbindungen zu verbessern. Der Hauptnachteil dieser Technik besteht darin, dass bei der Herstellung der Verbindung einige Mengen Verstärkungsmaterial aus der Nut austreten. In der vorliegenden Arbeit wurde die klebstoffunterstützte Verstärkungstechnik verwendet, um dieses Problem bei der Herstellung von partikelverstärkten Reibrührschweißverbindungen zu überwinden. In der vorliegenden Arbeit wurden die Kanten der Aluminiumlegierungsplatte mit einer dünnen Schicht TiB2 beschichtet. Die beschichteten und unbeschichteten Randplatten wurden durch Reibrührschweißen bei einer Rotationsgeschwindigkeit von 1400 und 2240 U/min und einer Schweißgeschwindigkeit von 32 mm/min unter Verwendung eines konischen Gewindestiftwerkzeugs verbunden. Die Zugfestigkeit beschichteter Kantenblechschweißverbindungen war im Vergleich zu unbeschichteten Verbindungen am höchsten und lag um 39,74 % höher. Die prozentuale Dehnung der beschichteten Randfuge war etwa 1,5-mal geringer als die der unbeschichteten Randplattenfuge. Die Biegefestigkeit der mit TiB2 verstärkten beschichteten Kantenverbindung war etwa 1,5-mal höher. Es wurde jedoch festgestellt, dass die Schlagfestigkeit der beschichteten Kantenplatten fast dreimal niedriger war als die der unbeschichteten Kantenverbindungen. Die TiB2-beschichteten Kantenverbindungen weisen eine um 22,75 % höhere Härte auf als die nicht beschichteten Kantenplattenverbindungen, die bei einer Drehzahl von 2240 geschweißt wurden.

Das Reibrührschweißen (FSW) ist ein Festkörperverbindungsverfahren, bei dem ein nicht verbrauchbares Werkzeug zum Verbinden zweier gegenüberliegender Werkstücke verwendet wird, ohne dass das Werkstückmaterial schmilzt1,2,3. Die Wärme entsteht durch Reibung zwischen dem rotierenden Werkzeug und dem Werkstückmaterial, was zu einem erweichten Bereich in der Nähe des FSW-Werkzeugs führt. Während das Werkzeug entlang der Verbindungslinie bewegt wird, vermischt es die beiden Metallstücke mechanisch und schmiedet das heiße und erweichte Metall durch den vom Werkzeug ausgeübten mechanischen Druck. Es wurde berichtet, dass 87 % der Wärme von der FSW-Werkzeugschulter aufgrund der Reibung zwischen der Schulteroberfläche und dem Werkstück erzeugt werden4. Die Werkzeugschultergeometrien beeinflussen den Materialfluss beim Schweißen. Die meisten Werkzeugschultern haben konkave, konvexe und flache Profile5,6,7,8,9,10,11,12. Warmverformter Werkzeugstahl H13 wird hauptsächlich zum Schweißen von Aluminiumlegierungen verwendet10,13. Der Neigungswinkel des Werkzeugs drückt plastisch verformtes Material unter das Werkzeug. Im Allgemeinen wird beim FSW ein Werkzeugneigungswinkel zwischen 1° und 4° verwendet. FSW ist in der Lage, ähnliche und unterschiedliche Metalle wie Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen, Titanlegierungen, Weichstahl, Edelstahl und Magnesiumlegierungen zu verbinden14,15,16,17,18. Auch wenn FSW ein Festkörperschweißverfahren ist, erzeugt es einen erheblichen Wärmeeintrag, der zu möglichen Veränderungen in der Mikrostruktur führen kann. Es wurde berichtet, dass eine übermäßige Alterung oder Verhärtung innerhalb des Nugget-Zonenbereichs (NZ), des thermomechanisch betroffenen Bereichs (TMAZ) oder der Wärmeeinflusszone (HAZ) von FSWed-Verbindungen auftritt19,20. In diesen sich verändernden Bereichen der Mikrostruktur ist häufig ein Verlust mechanischer Eigenschaften zu beobachten, insbesondere in TMAZ und HAZ21,22,23,24. Mardalizadeh et al.25 berichteten, dass aus AA2024 gebildete Verbindungen in HAZ und TMAZ eine geringere Härte aufweisen. Trotz der Optimierung der Schweißparameter und Kühlparameter während des Schweißens bleibt die mechanische Leistung von FSWed-Verbindungen aufgrund der Entstehung von Mikrostrukturen und mechanischen Eigenschaften aufgrund der starken thermomechanischen Drücke beim FSW-Prozess26 geringer als die von Grundmetallen. 27. Die FSWed-Verbindungseigenschaften hängen hauptsächlich von den Prozessparametern wie Werkzeugdrehgeschwindigkeit, Quergeschwindigkeit, Werkzeugneigungswinkel und Eintauchtiefe ab. Die optimalen Werte der FSW-Parameter hängen von den Materialeigenschaften des Werkstücks, der Dicke und der Werkzeuggeometrie ab28. Mit zunehmendem Neigungswinkel nimmt die Härte des Gelenkbereichs zu29. Elyasi et al.30 berichteten, dass die maximale Zugfestigkeit von Verbindungen bei der Verbindung von Aluminiumlegierungen bei einem Neigungswinkel von 2° im Vergleich zu 1° und 3° auftrat. Eine ähnliche Beobachtung wurde von Acharya et al. berichtet. 31. Die Kombination aus Werkzeugrotation und Quergeschwindigkeit beim FSW ist komplex, da eine Erhöhung der Rotationsgeschwindigkeit oder eine Verringerung der Quergeschwindigkeit zu einer heißeren Schweißnaht führt und umgekehrt32. Die Mikrostruktur und Härte von Verbindungen hängen stark von der Drehzahl im Vergleich zur Schweißgeschwindigkeit ab. Ghada et al.33 berichteten, dass die Härte der Gelenke mit abnehmender Rotationsgeschwindigkeit zunahm. Ganesh und Kumar34 untersuchten die Superplastizität von reibrührgeschweißten Aluminiumlegierungsblechen bei unterschiedlichen Werkzeugrotationsgeschwindigkeiten. Das Ergebnis zeigt, dass sich die Superplastizität mit zunehmender Werkzeugrotationsgeschwindigkeit deutlich verbesserte. Es wurde beobachtet, dass sich die mechanischen Eigenschaften der Schweißverbindung durch das Vorhandensein von Verstärkungspartikeln innerhalb der Nuggetzone deutlich verbesserten. Die Verstärkungstechniken zur Verstärkung von Verstärkungsmaterialien beim Reibrührschweißen in einer Reibrührschweißzone sind eines der Schlüsselthemen beim FSW. Die Verstärkungstechniken verringern das Volumen und die Verteilung der Verstärkungsmaterialien in der Reibrührschweißzone während des FSW. Die Eigenschaften einer verstärkten Rührreibschweißung hängen auch von der effektiven Dotierung und Verteilung des Verstärkungsmaterials in der Reibrührschweißzone ab. Saeidi et al.35 verwendeten die Rillenfülltechnik, um Al2O3-Nanopartikel für die Herstellung von Al2O3-verstärkten Verbindungen zu füllen. Sie stellten fest, dass die Korrosionsbeständigkeit der Al2O3-verstärkten FSW-Verbindung überlegen war. Allerdings war die Schlagfestigkeit aufgrund der schwachen Bindung zwischen Grund- und Verstärkungsmaterial geringer. Eine ähnliche Technik wurde auch von Kumar et al.36 verwendet, um SiC- und Si3N4-Partikel in die Reibrührschweißzone einzubringen. Dragatogiannis et al.37 bearbeiteten eine rechteckige Nut, deren Tiefe der Hälfte der Plattentiefe entlang der Verbindungslinie entsprach, um eine TiC-verstärkte Reibrührschweißverbindung herzustellen. Sie berichteten, dass die Härte von TiC-verstärkten Verbindungen um 18 % zunahm. Darüber hinaus verbesserten sich auch die Zugfestigkeit und Duktilität der Verbindungen. Die V-Nuten-Technik wurde von Huang38 verwendet, um Verstärkungspartikel auf Eisenbasis in die Reibrührschweißzone einzubringen. Das Ergebnis zeigt, dass die Zugfestigkeit und Duktilität der eisenverstärkten Verbindung schlechter war. Allerdings nahmen die Zugfestigkeit und die Duktilität mit zunehmender Werkzeugrotationsgeschwindigkeit zu. Singh et al.39 verwendeten Lochfülltechniken, um Al2O3-Partikel an den Stoßkanten der gerührten Schweißnaht einzuarbeiten. Sie fanden heraus, dass die Härte der Verbindungen mit zunehmendem Volumenanteil von Al2O3 zunahm. Pantelis et al.40 verstärkten SiC-Nanopartikel in der FSW-Zone beim Schweißen von Aluminiumlegierungen. Sie berichteten, dass die Härte der Schweißlinse im Vergleich zu ohne SiC-Zusatz um 18 % verbessert wurde. Pasha et al.41 untersuchten das mechanische Verhalten unterschiedlicher Prozentsätze SiC- und Al2O3-verstärkter Schweißverbindungen aus Aluminiumlegierungen. Es wurde festgestellt, dass die Zugfestigkeit und Härte von SiC-verstärkten Schweißverbindungen im Vergleich zu Al2O3-verstärkten Verbindungen überlegen waren. Allerdings waren Duktilität und Schlagzähigkeit von partikelverstärkten Verbindungen im Vergleich zu unverstärkten Schweißverbindungen schlechter.

Der Forscher verwendete hauptsächlich Rillenfülltechniken, um eine Verstärkung in der FSWed-Zone einzuführen. Bei Fugenfülltechniken besteht die Möglichkeit, dass bei der Herstellung der Verbindung Verstärkungsmaterial aus der Rille austritt. In der vorliegenden Arbeit wurde die klebstoffunterstützte Verstärkungstechnik verwendet, um diese Art von Schwierigkeiten bei der Herstellung einer partikelverstärkten Reibrührschweißverbindung zu minimieren. In dieser Arbeit wurde TiB2-Pulver in einer Reibrührschweißzone verstärkt, indem die Kanten der Platte vor dem Schweißen, das eine Verbindung erforderte, beschichtet wurden. Das Beschichtungsmaterial wurde durch Mischen von Araldite-Klebstoff und TiB2-Pulver im Verhältnis 1:1 hergestellt. Die Gaumenkanten aus Al 1120-Legierung (6 mm x 120 mm) wurden mit einer dünnen Schicht dieses Beschichtungsmaterials beschichtet. Die Platten mit beschichteten Kanten wurden im Reibrührschweißverfahren bei variierender Werkzeugrotationsgeschwindigkeit und konstanter Schweißgeschwindigkeit von 32 mm/min mit Hilfe eines konischen Gewindestiftwerkzeugs verbunden. Die Zugfestigkeit, Biegefestigkeit, prozentuale Dehnung, Schlagfestigkeit und Härte der Verbindungen wurden in diesem Artikel untersucht und berichtet.

Zur Herstellung der Probe wurde die handelsübliche flache Aluminiumlegierung Al 1120 mit einer Dicke von 6 mm, einer Breite von 55 mm und einer Länge von 100 mm verwendet. Die chemische Zusammensetzung von Al 1120 ist in Tabelle 1 dargestellt. Das TiB2-Pulver und die Araldite-Klebstoffmaterialien dienten der Herstellung von Beschichtungsmaterial (Verstärkungsmaterial). Die Partikelgröße des TiB2-Pulvers betrug 325 Mesh und die Reinheit 99,9 %.

Das REM-Bild (Rasterelektronenmikroskopie) von TiB2 ist in Abb. 1 dargestellt.

REM-Bild von TiB2.

Der Reibrührschweißaufbau wurde auf einer vertikalen Fräsmaschine (M1TR, HMT Limited, Pinjore, Indien) entwickelt, wie in Abb. 3b dargestellt. Für die Herstellung der Verbindungen wurde das in Abb. 2 gezeigte zylindrische Gewindeprofilwerkzeug aus H13 verwendet.

FSW-Werkzeug mit konischem Gewindestift.

Für die Herstellung der Verbindungen wurden die Schweißparameter Werkzeugdrehzahl 1400 U/min und 2240 U/min sowie Quergeschwindigkeit 32 mm/min gewählt. Das Beschichtungsmaterial wurde durch Mischen von Araldite-Klebstoff und TiB2-Pulver im Verhältnis 1:1 hergestellt. Danach wird eine dünne Schicht entlang der Kanten jeder zum Verbinden erforderlichen Platte aufgetragen und in einer offenen Atmosphäre trocknen gelassen, wie in Abb. 3a dargestellt. Die Dicke der Beschichtung betrug an jeder Plattenkante etwa 0,3 mm. Darüber hinaus wurden die Proben fest in der Stoßposition im Frässchraubstock auf der Trägerplatte eingespannt, wie in Abb. 3c gezeigt. Ursprünglich wurden die FSW-Parameter, dh die Werkzeugrotationsgeschwindigkeit, auf 700, 900, 1400, 2240 U/min und eine Verfahrgeschwindigkeit von 32 mm/min eingestellt. Es wurde festgestellt, dass die bei 700 und 900 U/min hergestellten Verbindungen Hohlräume (Schweißfehler) in der Schweißzone aufwiesen. Die Ursachen für diesen Defekt können in einer unzulässigen Reibungswärmeerzeugung bei niedrigerer Werkzeugrotationsgeschwindigkeit liegen. Die FSW-Verbindungen wurden mit dem FSW-Werkzeug bei Werkzeugrotationsgeschwindigkeiten von 1400 U/min und 2240 U/min und einer Schweißgeschwindigkeit von 32 mm/min hergestellt, wie in Abb. 3 dargestellt. Die geschweißte Probe ist in Abb. 3d dargestellt. Alle Kategorien geschweißter Proben sind in Abb. 4 dargestellt. Die Prüfproben für den Zugversuch wurden gemäß der ASTM-Norm E8/E8M-09 vorbereitet. Die Abmessungen und Testproben sind in Abb. 5 dargestellt. Die Biegetestprobe wurde gemäß der ASTM-Norm E290 hergestellt. Die Abmessung ist in Abb. 6 dargestellt. Die computergestützte UTM-Maschine (Neelam Engineering Company, Agra, Indien) wurde zur Durchführung von Zug- und Biegetests von Verbindungen verwendet. Die Zug- und Biegeprüfung der geschweißten Proben wurde mit einer Dehnungsgeschwindigkeit von 0,1 mm/min durchgeführt. Der Schlagversuch wurde gemäß der ASTM-Norm E-23 hergestellt, wie in Abb. 7 dargestellt. Der Schlagversuch nach Charpy wurde mit einem digitalen Schlagprüfgerät (Faune Test Equipment Pvt Ltd, Typ AIT-300D) durchgeführt. Drei Proben jeder Kategorie geschweißter Proben wurden getestet. Die Vickers-Härteprüfungen von Verbundwerkstoffen wurden bei einer Belastung von 5 kg und einer Verweilzeit von 20 s durchgeführt. Es wurden drei Härtemessungen an verschiedenen Stellen in der FSWed-Zone durchgeführt.

(a) Musterspezifikation (b) FWS-Aufbau (c) Schweißbereich (d) Geschweißte Platten.

Angefertigte Verbindungen aller Muster.

Zugversuchsproben und -abmessungen.

Abmessung der Biegetestprobe.

Abmessungen der Schlagprobe.

Die erfolgreichen Schweißverbindungen von beschichteten und unbeschichteten Randblechen wurden bei 1400 und 2240 U/min und einer Schweißgeschwindigkeit von 32 mm/min hergestellt. Die optische Mikroskopie wurde durchgeführt, um das Vorhandensein und die Verteilung von TB2-Partikeln in der Reibrührschweißzone zu beobachten. Für die mikrografische Untersuchung wurde die Probe vorbereitet, indem das Material der Schweißzone geschnitten, geschliffen und mit Schmirgelpapier unterschiedlicher Qualität unter Verwendung einer metallografischen Doppelscheiben-Poliermaschine poliert wurde. Die mikroskopische Aufnahme von TiB2-beschichteten Kantenverbindungen der Reibrührschweißzone wurde bei 50-facher Vergrößerung aufgenommen und in Abb. 8 dargestellt. Abbildung 8 zeigt das Vorhandensein und die Verteilung von TiB2-Partikeln in einer Reibrührschweißzone, die bei 2240 und 1400 U/min hergestellt wurde. Die energiedispersive Röntgenanalyse (EDX) der Reibrührschweißzone wurde durchgeführt, um festzustellen, dass die Phase aus Al, TiB2 und Araldit-Klebstoff in der beschichteten, reibrührgeschweißten Probe vorhanden ist. Der XRD-Testanalysebericht ist in Abb. 9 dargestellt. Abbildung 9 zeigt den Peak von AlTi, TiB2 und C9H8 (Araldit), der mit dem Vorhandensein von TiB2 in der Reibrührschweißzone übereinstimmt.

Optische Mikroaufnahme der Reibrührschweißzone, hergestellt bei (a) 2240 und (b) 1400 U/min.

Energiedispersive Röntgenanalyse einer TiB2-beschichteten Plattenverbindung.

Der Durchschnittswert von drei Proben jeder Kategorie der Zug- und Biegefestigkeit wurde ermittelt und in Tabelle 2 angegeben. Das Ergebnis der Zugfestigkeit und der getesteten Proben jeder Kategorie sind in den Abbildungen dargestellt. 10 bzw. 11. Die prozentuale Dehnung der getesteten Proben ist in Abb. 12 dargestellt. Abbildung 10 zeigt, dass die Zugfestigkeit der beschichteten Kantenverbindung (mit TiB2-Verstärkung) aufgrund des Vorhandenseins von TiB2 in der Schweißzone höher ist als die der nicht beschichteten (unverstärkten) Kantenverbindung36 ,37,39,41,42. Darüber hinaus weist die Zugfestigkeit der unbeschichteten Kantenprobe, die bei 1400 U/min geschweißt wurde, eine höhere Festigkeit auf als die der Probe, die bei 2240 U/min geschweißt wurde. Allerdings zeigten beschichtete Platten, die bei 2240 U/min geschweißt wurden, eine bessere Festigkeit als solche, die bei 1400 U/min geschweißt wurden. Es wurde festgestellt, dass die Zugfestigkeit des beschichteten Randblechs, das bei 1400 U/min geschweißt wurde, um 30 % höher war als die der unbeschichteten Randblechverbindung, die bei derselben U/min geschweißt wurde. Allerdings zeigte die beschichtete Plattenverbindung bei 2240 U/min eine um 39,74 % bessere Leistung als die unbeschichtete Randplattenverbindung, die bei derselben U/min geschweißt wurde. Es wurde festgestellt, dass die Zugfestigkeit der beschichteten Randplattenverbindung, die bei 2240 U/min geschweißt wurde, um 4 % höher war als die der Platte, die bei 1400 U/min geschweißt wurde. Darüber hinaus zeigte das unbeschichtete Randblech, das bei 1400 U/min geschweißt wurde, eine um 11,65 % höhere Leistung als das Blech, das bei 2240 U/min geschweißt wurde.

Zugfestigkeit von FSW-Verbindungen bei unterschiedlichen Drehzahlen.

Zuggeprüfte Proben.

Die prozentuale Dehnung von Schweißverbindungen bei unterschiedlichen Drehzahlen.

Die Ergebnisse der prozentualen Dehnung der Schweißverbindungen zeigen, dass der Einbau von TiB2 in die Reibschweißzone die prozentuale Dehnung der Verbindungen aufgrund des in der Reibrührzone entwickelten spröden Verhaltens verringerte, das während der Tests beobachtet und an den getesteten Proben visuell untersucht wurde, wie in Abb 11. Abbildung 11 zeigt, dass die Länge der getesteten Proben der unbeschichteten Kante länger ist als die der beschichteten Kantenverbindung, die bei allen Drehzahlen geschweißt wurde.

Tabelle 2 und Abb. 12 zeigen, dass die prozentuale Dehnung der beschichteten Randblech-Schweißverbindungen geringer ist als die der unbeschichteten Randblech-Verbindungen. Die prozentuale Dehnung der beschichteten Randfuge war etwa 1,5-mal geringer als die der unbeschichteten Randplattenfuge.

Die Fraktographie von auf Zug geprüften Proben von unbeschichteten und TiB2-beschichteten Schweißverbindungen wurde mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) durchgeführt. Die REM-Bilder der Testproben sind in den Abbildungen dargestellt. Abbildung 13 und 14. Abbildung 13 zeigt einen verlängerten Faserbruch, der wie ein duktiler Bruch aussieht, während Abbildung 14, eine mit TiB2 beschichtete Verbindung, einen verkürzten Faserbruch und eine intergranulare Spaltung zeigt, die an die Sprödigkeit des Bruchs erinnern.

REM-Aufnahme von unbeschichteten Schweißverbindungen.

REM-Aufnahme einer TiB2-beschichteten Schweißverbindung.

Die Biegefestigkeit von Schweißverbindungen ist in Abb. 15 dargestellt. Abbildung 15 zeigt, dass die Biegefestigkeit von TiB2-verstärkten Verbindungen, die bei allen Drehzahlen hergestellt werden, höher ist als die von unverstärkten Verbindungen32,33. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Erhöhung der Drehzahl die Biegefestigkeit unverstärkter Verbindungen nicht erhöht. Allerdings verbesserte die Verstärkung von TiB2 in der Schweißzone die Biegefestigkeit der Verbindungen. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Biegefestigkeit von TiB2-verstärkten Verbindungen, die bei 1400 U/min hergestellt wurden, höher war als die von bei 2240 U/min hergestellten Verbindungen, was sich als um 34,67 % überlegen herausstellte gegenüber den unverstärkten Verbindungen, die bei derselben U/min hergestellt wurden. Es wurde festgestellt, dass die Biegefestigkeit von TiB2-verstärkten Verbindungen, die bei 2240 U/min hergestellt wurden, im Vergleich zu unbeschichteten Kantenplattenverbindungen, die bei derselben U/min hergestellt wurden, etwa doppelt so hoch war. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Biegefestigkeit von TiB2-verstärkten Verbindungen, die bei 1400 U/min hergestellt wurden, etwa 1,5-mal höher war als bei unbeschichteten Kantenplattenverbindungen, die bei derselben U/min hergestellt wurden.

Biegefestigkeit von Schweißverbindungen bei unterschiedlichen Drehzahlen.

Die Charpy-Schlagtestdaten aller Probenkategorien sind in Tabelle 3 aufgeführt und in Abb. 16 dargestellt. Die drei Proben jeder Kategorie wurden getestet. Abbildung 16 zeigte, dass die Verstärkung von TiB2 in der Reibrührschweißzone die Schlagfestigkeit der Verbindung verringerte. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Schlagfestigkeit der unbeschichteten Randblechverbindung, die mit 1400 U/min geschweißt wurde, höher war als die der mit 2240 U/min geschweißten Verbindung, die um 49,77 % besser war. Darüber hinaus war die Schlagzähigkeit der TiB2-beschichteten Kantenverbindungen beim Schweißen bei allen Drehzahlen ungefähr gleich. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die Schlagfestigkeit von TiB2-verstärkten Verbindungen etwa dreimal niedriger ist als die von unverstärkten Schweißverbindungen. Die geringere Schlagfestigkeit verstärkter Verbindungen könnte auf die spröden Eigenschaften der Verbindungen aufgrund der TiB2-Verstärkung in der Schweißzone zurückzuführen sein37.

Schlagfestigkeit von Schweißverbindungen bei unterschiedlichen Drehzahlen.

Bei der Prüfung beschichteter Kantenplattenverbindungen wurde beobachtet, dass die Proben vollständig in zwei Teile zerbrachen. Nicht beschichtete Kantenverbindungen und Probenbruchkanten haften jedoch wie in Abbildung 16 gezeigt aneinander. Das spröde und duktile Bruchverhalten der schlaggeprüften Probe ist in Abbildung 16 dargestellt. Die Ergebnisse der Härteprüfung sind in Tabelle 4 aufgeführt und in dargestellt Abb. 17. Abbildung 17 zeigte, dass die Härte beschichteter Randfugen höher ist als die von unbeschichteten Randfugen. Darüber hinaus erhöhte die Verstärkung von TiB2 in der Reibrührzone und die Erhöhung der Drehzahl die Härte der Schweißverbindungen29,32,33. Darüber hinaus zeigten mit TiB2 beschichtete Kantenverbindungen eine um 22,75 % höhere Härte als die nicht beschichteten Verbindungen, die bei 2240 U/min geschweißt wurden. Unbeschichtete Kantenverbindungen zeigten jedoch eine um 8,47 % höhere Härte im Vergleich zu bei 1400 U/min geschweißten Verbindungen. Allerdings beschichtete Kantenplattenverbindungen bei einer Drehzahl von 2240 U/min zeigte eine um 6,11 % höhere Härte als das bei einer Drehzahl von 1400 U/min geschweißte Material.

Härte der Schweißverbindung.

TiB2-verstärkte und unverstärkte Verbindungen wurden erfolgreich im Reibrührschweißverfahren hergestellt.

Die Zugfestigkeit und Biegefestigkeit von TiB2-verstärkten Verbindungen erwiesen sich als höher als die der unverstärkten Verbindungen. Allerdings wurde festgestellt, dass die prozentuale Dehnung von TiB2-verstärkten Verbindungen geringer ist als die von unverstärkten Verbindungen.

Die Zugfestigkeit von TiB2-verstärkten Verbindungen, die bei 2240 U/min geschweißt wurden, betrug 283,74 MPa, was 39,74 % höher ist als die der unbeschichteten Kantenplatte.

Die Biegefestigkeit von TiB2-verstärkten Verbindungen betrug 34,53 MPa und 25,64 MPa, hergestellt bei 2240 bzw. 1400 U/min.

Die prozentuale Dehnung der beschichteten Kante und der nicht beschichteten Kantenverbindung betrug 12,46 bzw. 11,35 bzw. 30,55 bzw. 31,42, hergestellt bei 1400 bzw. 2240 U/min, was etwa 1,5-mal niedriger ist als bei der unbeschichteten Kantenplattenverbindung.

Die Schlagfestigkeit der mit TiB2 beschichteten und nicht beschichteten Kantenverbindungen betrug 33,73, 22,52, 8,73 bzw. 9,33 J/cm2. Die Schlagfestigkeit von TiB2-beschichteten Randverbindungen nahm ab.

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Amit Kumar Kundu, Nitesh Singh Rajput und Rajesh Rathore

Fakultät für Maschinenbau, Hemvati Nandan Bahuguna Garhwal University, Srinagar, Uttarakhand, Indien

Manoj Kumar Gupta

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AKK und MKG haben das Hauptmanuskript geschrieben. NSR und RR bereiteten Zahlen vor und stellten die Ergebnisse und den Diskussionsteil zusammen. Alle Autoren haben das Manuskript überprüft

Korrespondenz mit Manoj Kumar Gupta.

Die Autoren geben an, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Kundu, AK, Gupta, MK, Rajput, NS et al. Klebstoffunterstützte TiB2-Beschichtungseffekte auf Reibrührschweißverbindungen. Sci Rep 12, 17894 (2022). https://doi.org/10.1038/s41598-022-21281-6

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Eingegangen: 29. Juli 2022

Angenommen: 26. September 2022

Veröffentlicht: 25. Oktober 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-022-21281-6

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