“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
Academic metadata
Doktorska disertacija
Tehnicko-tehnološke nauke
doktor nauka - mašinsko inženjerstvo
Univerzitet Crne Gore
Mašinski fakultet
Studijski program Mašinstvo
Other Theses Metadata
Modeling and simulation of the process of joining by deformation - FSW
[N. Šibalić]
PDF/A (190 str.)
Vukčević, Milan, 1954- (mentor)
Domazetović, Vuko, 1938- (član komisije)
Plančak, Miroslav (član komisije)
Asanović, Vanja, 1966- (član komisije)
Bajić, Darko, 1967- (član komisije)
U radu su izvršena obimna eksperimentalna istraživanja, modeliranja i numeričke simulacije, u cilju određivanja termo-mehaničkih i mikrostrukturnih parametara procesa spajanja materijala deformisanjem - FSW. Date su teorijske postavke o procesu spajanja materijala deformisanjem, odnosno zavarivanja postupkom FSW i osnove korišćenih metoda. Izvršeno je spajanje lima legure aluminijuma 6082-T6 (AISilMgMn), debljine 7.8 mm. U radu su prikazana eksperimentalna istraživanja izvršena na osnovu usvojenog višefaktornog ortogonalnog plana, sa variranjem faktora na dva nivoa i ponavljanjem u centralnoj tački plana. Veličine koje su varirane u eksperimentu su: brzina zavarivanja, ugaona brzina okretanja alata, ugao nagiba trna alata, prečnik trna alata i prečnik čela alata. Na osnovu usvojenih geometrijskih parametara urađena je familija alata. Eksperiment je realizovan u laboratoriji Mašinskog fakulteta u Podgorici, na sobnoj temperaturi u uslovima koji su slični proizvodnim. Eksperimentalna istraživanja su podijeljena u četiri faze. U prvoj fazi sprovedeno je spajanje (zavarivanje) radnih komada i izvršeno mjerenje komponenti sila koje se javljaju tokom odvijanja procesa FSW (vertikalne sile - Fz, uzdužne sile - Fx i bočne sile Fy). Druga faza se odnosi na mjerenje temperature zavarivanog materijala u šest usvojenih pozicija korišćenjem termo-parova. U trećoj fazi se izvode mehanička ispitivanja zavarenog materijala. Određuje se zatezna čvrstoća u dva normalna pravca Rmx i Rmy, kao i udarna žilavost p. Četvrta faza se odnosi na metalografska ispitivanja odnosno određivanje mikrostrukture zavarenog spoja. Za sprovođenje ovih faza u radu je korišćena precizna analogno-digitalna mjerna oprema povezana u informacione mjerne sisteme.
Na osnovu izmjerenih vrijednosti vertikalne sile Fz za sve tačke eksperimentalnog plana, izvršena je optimizacija procesa. Za sve istraživane parametre sprovedena je regresiona analiza i dobijeni modeli procesa FSW. Za numeričku simulaciju koristi se softverski paket DEFORM-BD, koji je namijenjen za analizu složenih trodimenzionalnih nelinearnih problema. Numerička simulacija je urađena za sve tačke eksperimentalnog plana i izvodi se u dvije etape: kada se alat ukopava u materijal i kada se vrši zavarivanje materijala.
Analizom i poređenjem istraživanih parametara, dobijenih eksperimentalnim putem, modeliranjem i numeričkom simulacijom, izveden je veliki broj relevantnih zaključaka. Detaljnim poznavanjem parametara koji karakterišu proces FSW, moguće je odgovoriti na sve strože kriterijume u pogledu kvaliteta zavarenog spoja, postojanosti alata, smanjenja utroška energije i smanjenja zagađenja životne sredine.
ln the thesis the extensive experimental researches are conducted, modeling and numerical simulation, in order to determine the thermo-mechanical and microstructural parameters of the process of joining by deformation - FSW. The theoretical assumptions about the process of joining
materials by deformation, or friction stir welding - FSW and basis of the methods used are provided in the thesis. The joining of the sheet aluminum alloy 6082-T6 (AISilMgMn), thickness 7.8 mm, is performed. The thesis presents experimental research conducted on the basis of the adopted multifactorial orthogonal plan, with varying factors on two levels and repetition in the central point of the plan. Values varied in the experiment are: welding speed, rotation speed of the pin, slope angle of the pin, pin diameter and shoulder diameter. On the basis of the adopted geometrical parameters, the family of tools was made. The experiment was carried out in the laboratory of Mechanical Engineering Faculty in Podgorica, at the room temperature under conditions similar to production. Experimental studies are divided into four phases. The first phase includes joining (welding) of workpieces and measurement of the forces that appear during the process of FSW (down force - Fz, traversing force - Fx and side force - Fy). The second phase relates to the measurement of temperature of welded material in the six position adopted by using thermo- couples. In the third stage the mechanical testing of welded materials is performed. The tensile strength is determined in two normal directions Rmx and Rmy and fracture toughness of p. The fourth phase is related to the metallographic microstructure examination and determination of welded joints. In order to perform these phases, the precise analog-digital measuring equipment connected with information measurement systems is used.
Based on the measured values of down force Fz for all points of the experimental plan, the optimization of the process is performed. For all researched parameters, the regression analysis is conducted and resulting models of FSW process. For numerical simulation software package DEFORM-3D was used, which is used for the analysis of complex three-dimensional nonlinear problems. Numerical simulation was performed for all points of the experimental plan and carried out in two stages: when the tool pluges into the material, and when welding of materials is perfomed.
By analyzing and comparing the research parameters, obtained by experimental, modeling and numerical simulation, a large number of relevant conclusions was obtained. With the detailed knowledge of the parameters that characterize the FSW process, it is possible to respond to any more stringent criteria in terms of quality of welded joint, persistence of the tools, reducing of the energy consumption and reducing of the environmental pollution.
U radu su izvršena obimna eksperimentalna istraživanja, modeliranja i numeričke simulacije, u cilju određivanja termo-mehaničkih i mikrostrukturnih parametara procesa spajanja materijala deformisanjem - FSW. Date su teorijske postavke o procesu spajanja materijala deformisanjem, odnosno zavarivanja postupkom FSW i osnove korišćenih metoda. Izvršeno je spajanje lima legure aluminijuma 6082-T6 (AISilMgMn), debljine 7.8 mm. U radu su prikazana eksperimentalna istraživanja izvršena na osnovu usvojenog višefaktornog ortogonalnog plana, sa variranjem faktora na dva nivoa i ponavljanjem u centralnoj tački plana. Veličine koje su varirane u eksperimentu su: brzina zavarivanja, ugaona brzina okretanja alata, ugao nagiba trna alata, prečnik trna alata i prečnik čela alata. Na osnovu usvojenih geometrijskih parametara urađena je familija alata. Eksperiment je realizovan u laboratoriji Mašinskog fakulteta u Podgorici, na sobnoj temperaturi u uslovima koji su slični proizvodnim. Eksperimentalna istraživanja su podijeljena u četiri faze. U prvoj fazi sprovedeno je spajanje (zavarivanje) radnih komada i izvršeno mjerenje komponenti sila koje se javljaju tokom odvijanja procesa FSW (vertikalne sile - Fz, uzdužne sile - Fx i bočne sile Fy). Druga faza se odnosi na mjerenje temperature zavarivanog materijala u šest usvojenih pozicija korišćenjem termo-parova. U trećoj fazi se izvode mehanička ispitivanja zavarenog materijala. Određuje se zatezna čvrstoća u dva normalna pravca Rmx i Rmy, kao i udarna žilavost p. Četvrta faza se odnosi na metalografska ispitivanja odnosno određivanje mikrostrukture zavarenog spoja. Za sprovođenje ovih faza u radu je korišćena precizna analogno-digitalna mjerna oprema povezana u informacione mjerne sisteme.
Na osnovu izmjerenih vrijednosti vertikalne sile Fz za sve tačke eksperimentalnog plana, izvršena je optimizacija procesa. Za sve istraživane parametre sprovedena je regresiona analiza i dobijeni modeli procesa FSW. Za numeričku simulaciju koristi se softverski paket DEFORM-BD, koji je namijenjen za analizu složenih trodimenzionalnih nelinearnih problema. Numerička simulacija je urađena za sve tačke eksperimentalnog plana i izvodi se u dvije etape: kada se alat ukopava u materijal i kada se vrši zavarivanje materijala.
Analizom i poređenjem istraživanih parametara, dobijenih eksperimentalnim putem, modeliranjem i numeričkom simulacijom, izveden je veliki broj relevantnih zaključaka. Detaljnim poznavanjem parametara koji karakterišu proces FSW, moguće je odgovoriti na sve strože kriterijume u pogledu kvaliteta zavarenog spoja, postojanosti alata, smanjenja utroška energije i smanjenja zagađenja životne sredine.