Friction stir spot welding of aluminum alloys: A recent review Translated title: Reibpunktschweißen von Aluminiumlegierungen: Ein aktueller Überblick

Abstract

The application prospect of aluminum alloys in aerospace, high speed train manufacturing, shipbuilding and automotive industries is increasing and friction stir spot welding (FSSW) is adjudged to be a non-fusion and suitable joining technology for it. Conversely, friction stir spot welding has challenging attributes such as objectionable FSSW tool pin performance and short life span in mass production stage, creation of crack initiation sites like hook defect, material flow voids and probe hole, as well as restrictions on thickness of materials that can be welded. These challenges have caused a lot of tool profile innovative modifications and technological advancement in friction stir spot welding of aluminum alloys. Nevertheless, some of these vital issues are still unresolved and this notion makes FSSW an evolving solid state joining technology. A succinct view of literature on FSSW of aluminum alloys reveals that most researchers have limited their research to the characterization of microstructure and mechanical properties of aluminum welds; thus leaving a blatant research gap in post-weld tool examinations. Tool wear mechanism and void formation mechanism in FSSW processes as well as characterization of friction stir spot welded aluminum alloys are research areas that need critical examinations. Nevertheless, this publication combines the innovative and recently developed friction stir spot welding technologies of aluminum alloys and assesses their generalized process parameters; it also covers microstructural and mechanical properties of aluminum alloys available in literature. This report classifies FSSW of aluminum alloys based on three criteria namely, probe amendment, shoulder adjustment and complexity of tool movement.

Kurzfassung

Das Interesse an Aluminiumlegierungen in der Luft- und Raumfahrt für Hochgeschwindigkeitszüge, im Schiffbau und in der Automobilindustrie wächst. Das Reibpunktschweißen (FSSW) erweist sich als geeignete Nichtschmelz-Fügetechnologie. Umgekehrt zeigt das Reibpunktschweißen ungenügende Performance des FSSW-Werkzeugpins und eine kurze Lebensdauer in der Serienreife, Positionen für Rissinitiierung, wie Hakendefekt, Werkstoffhohlräume, Pinloch und Einschränkungen hinsichtlich der schweißbaren Materialdicke. Diese Herausforderungen haben viele innovative Veränderungen des Werkzeugprofils und den technologischen Fortschritt des Reibpunktschweißens von Aluminiumlegierungen bewirkt. Dennoch sind einige dieser wichtigen Fragen weiterhin ungelöst und macht das FSSW zu einer sich weiterentwickelnden Festkörperverbindungstechnik. Ein kurzer Literaturüberblick zum FSSW von Aluminiumlegierungen zeigt, dass die meisten Forscher ihre Untersuchungsgrenzen auf die Charakterisierung von Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumschweißungen beschränken. Dies führt zu einer offensichtlichen Untersuchungslücke des Werkzeuges nach dem Schweißen. Werkzeugverschleißmechanismen und Hohlraumbildungsmechanismen für FSSW-Prozesse sowie die Charakterisierung von reibpunktgeschweißten Aluminiumlegierungen sind Forschungsbereiche, die eingehende Untersuchungen benötigen. Diese Veröffentlichung verbindet die innovativen und kürzlich entwickelten Technologien des Reibpunktschweißens von Aluminiumlegierungen und bewertet die allgemeinen Prozessparameter; sie umfasst auch die in der Literatur bekannten mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen. Dieser Bericht klassifiziert das FSSW von Aluminiumlegierungen auf Basis dreier Kriterien, wie Pinänderung, Schulteranpassung und Komplexität der Werkzeugbewegung.