Friction stir spot welding -- Aluminium

This document specifies the requirements for the content of welding procedure specifications for the Friction Stir Spot welding (FSSW) of aluminium. In this document, the term "aluminium" refers to aluminium and its alloys

Soudage par friction-malaxage par points -- Aluminium

Le présent document spécifie les exigences de contenu des descriptifs de modes opératoires de soudage traitant du soudage par friction-malaxage par points de l'aluminium. Dans le présente document, le terme «aluminium» se rapporte ŕ l'aluminium et ŕ ses alliages.

General Information

Status
Published
Publication Date
26-Nov-2018
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
31-Oct-2018
Completion Date
27-Nov-2018
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ISO 18785-4:2018 - Friction stir spot welding -- Aluminium
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ISO 18785-4:2018 - Soudage par friction-malaxage par points -- Aluminium
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 18785-4
First edition
2018-11
Friction stir spot
welding — Aluminium —
Part 4:
Specification and qualification of
welding procedures
Soudage par friction-malaxage par points — Aluminium —
Partie 4: Descriptif et qualification des modes opératoires de soudage
Reference number
ISO 18785-4:2018(E)
ISO 2018
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 18785-4:2018(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2018

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may

be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting

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Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved
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ISO 18785-4:2018(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Development and qualification of welding procedures ............................................................................................... 2

4.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 2

4.2 Technical content of a pWPS ....................................................................................................................................................... 2

4.2.1 Manufacturer information ....................................................................................................................................... 2

4.2.2 Composition of parent material .......................................................................................................................... 2

4.2.3 Dimensions of material .............................................................................................................................................. 2

4.2.4 Welding method ............................................................................................................................................................... 2

4.2.5 Machine specifications................................................................................................................................................ 3

4.2.6 Tool identification ........................................................................................................................................................... 3

4.2.7 Clamping processes and conditions ................................................................................................................ 3

4.2.8 Joint design ........................................................................................................................................................................... 3

4.2.9 Joint preparation and cleaning methods ..................................................................................................... 3

4.2.10 Welding technique .......................................................................................................................................................... 3

4.2.11 Post-weld processing ................................................................................................................................................... 3

5 Qualification based on a welding procedure test ............................................................................................................... 4

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 4

5.2 Standardized test piece.................................................................................................................................................................... 4

5.3 Welding of components, subscale test components or test specimens ................................................. 4

6 Examination and testing ............................................................................................................................................................................... 4

6.1 Visual testing ............................................................................................................................................................................................ 4

6.1.1 General...................................................................................................................................................................................... 4

6.1.2 Re-testing ............................................................................................................................................................................... 4

6.2 Destructive testing ............................................................................................................................................................................... 4

6.2.1 General...................................................................................................................................................................................... 4

6.2.2 Re-testing ............................................................................................................................................................................... 4

6.3 Macrosection ............................................................................................................................................................................................ 5

6.4 Range of qualification ....................................................................................................................................................................... 5

6.4.1 General...................................................................................................................................................................................... 5

6.4.2 Related to the manufacturer .................................................................................................................................. 5

6.4.3 Related to the material ............................................................................................................................................... 5

6.4.4 Common to all welding procedures ................................................................................................................. 5

6.4.5 Other variables .................................................................................................................................................................. 6

7 Qualification based on pre-production welding test ...................................................................................................... 6

7.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 6

7.2 Test pieces ................................................................................................................................................................................................... 6

7.3 Examination and testing of test pieces ............................................................................................................................... 6

7.4 Range of qualification ....................................................................................................................................................................... 6

7.5 Welding procedure qualification record ........................................................................................................................... 6

Annex A (informative) Example format for a welding procedure specification ......................................................7

Annex B (informative) Additional variables to be considered in WPS's for FSSW variants ........................8

Annex C (informative) Example welding procedure qualification record forms ...................................................9

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................12

© ISO 2018 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 18785-4:2018(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso

.org/iso/foreword .html.

This document was prepared by the IIW, International Institute of Welding, Commission III, Resistance

welding, solid state welding and allied joining processes.

Any feedback, question or request for official interpretation related to any aspect of this document

should be directed to IIW via your national standards body. A complete listing of these bodies can be

found at www .iso .org/members .html.
A list of all parts in the ISO 18785 series can be found on the ISO website.
iv © ISO 2018 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 18785-4:2018(E)
Introduction

Welding processes are widely used in the fabrication of engineered structures. During the second half

of the twentieth century, fusion welding processes, wherein fusion is obtained by the melting of parent

material and usually a filler metal, dominated the welding of large structures. In 1991, friction stir

welding (FSW), which is carried out entirely in the solid phase (no melting), was invented.

Friction stir spot welding (FSSW) processes are spot-like variants of the FSW process. Unlike FSW, there

is minimal or no traverse motion of the tool. In basic FSSW, the joint is created by plunging a rotating

tool into the work piece and retracting the tool out of the overlapping sheets. Other FSSW variants

include additional tool movements. Frictional heat is generated from the contact between the tool and

the material to be welded resulting in softening of this material. The softened material is stirred to form

a metallurgical connection which is aided by the forge action applied by the tool shoulder contacting

the upper sheet surface.

The increasing use of FSSW has created the need for a FSSW standard in order to ensure that welding

is carried out in the most effective way and that appropriate control is exercised over all aspects of the

operation. The ISO 18785 series focuses on the FSSW of aluminium because, at the time this document

was developed, the majority of commercial applications for FSW involved aluminium. Examples include

railway cars, consumer products, food processing equipment, automotive components, aerospace

structures, and marine vessels.

To be effective, welded structures should be free from serious problems in production and in service. To

achieve that goal, it is necessary to provide controls from the design phase through material selection,

fabrication, and inspection. For example, poor design can create serious and costly difficulties in the

workshop, on site, or in service. Incorrect material selection can result in welding problems such as

cracking. Welding procedures need to be correctly formulated and approved to avoid imperfections. To

ensure the fabrication of a quality product, management needs to understand the sources of potential

trouble and introduce appropriate quality and inspection procedures, and supervision should be

implemented to ensure that the specified quality is achieved.

The International Organization for Standardization (ISO) draws attention to the fact that it is claimed

that compliance with this document may involve the use of patents concerning friction stir welding

given in Clauses 5 to 7.

ISO takes no position concerning the evidence, validity and scope of this patent right. The holders

of this patent right have assured ISO that they are willing to negotiate licenses under reasonable

and non-discriminatory terms and conditions with applicants throughout the world. In this respect,

the statement of the holder of this patent right is registered with ISO. Further information may be

obtained from:
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---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 18785-4:2018(E)
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für Material- und Kustenforschung GmbH (Kawasaki Heavy Industries, Ltd.)
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---------------------- Page: 6 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 18785-4:2018(E)
Friction stir spot welding — Aluminium —
Part 4:
Specification and qualification of welding procedures
1 Scope

This document specifies the requirements for the content of welding procedure specifications for the

Friction Stir Spot welding (FSSW) of aluminium.
In this document, the term "aluminium" refers to aluminium and its alloys
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their c

...

NORME ISO
INTERNATIONALE 18785-4
Première édition
2018-11
Soudage par friction-malaxage par
points — Aluminium —
Partie 4:
Descriptif et qualification des modes
opératoires de soudage
Friction stir spot welding — Aluminium —
Part 4: Specification and qualification of welding procedures
Numéro de référence
ISO 18785-4:2018(F)
ISO 2018
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 18785-4:2018(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2018

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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Publié en Suisse
ii © ISO 2018 – Tous droits réservés
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ISO 18785-4:2018(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Domaine d'application ................................................................................................................................................................................... 1

2 Références normatives ................................................................................................................................................................................... 1

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 1

4 Élaboration et qualification des modes opératoires de soudage ....................................................................... 2

4.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 2

4.2 Contenu technique d'un DMOS-P ............................................................................................................................................ 2

4.2.1 Informations concernant le fabricant ............................................................................................................ 2

4.2.2 Composition du matériau de base .................................................................................................................... 2

4.2.3 Dimensions du matériau ........................................................................................................................................... 2

4.2.4 Méthode de soudage ..................................................................................................................................................... 2

4.2.5 Spécifications de la machine .................................................................................................................................. 3

4.2.6 Identification de l'outil ............................................................................................................................................... 3

4.2.7 Procédés et conditions de serrage .................................................................................................................... 3

4.2.8 Conception de l'assemblage ................................................................................................................................... 3

4.2.9 Méthodes de préparation et de nettoyage des assemblages ...................................................... 3

4.2.10 Technique de soudage ................................................................................................................................................. 3

4.2.11 Traitement après soudage ....................................................................................................................................... 4

5 Qualification basée sur un essai de qualification du mode opératoire de soudage .......................4

5.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 4

5.2 Assemblage de qualification normalisé ............................................................................................................................. 4

5.3 Soudage des composants, des composants à échelle réduite ou des éprouvettes d'essai ..... 4

6 Contrôles et essais .............................................................................................................................................................................................. 4

6.1 Contrôle visuel ........................................................................................................................................................................................ 4

6.1.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 4

6.1.2 Contre-essais ....................................................................................................................................................................... 4

6.2 Essais destructifs................................................................................................................................................................................... 5

6.2.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 5

6.2.2 Contre-essais ....................................................................................................................................................................... 5

6.3 Coupe macroscopique....................................................................................................................................................................... 5

6.4 Domaine de validité ............................................................................................................................................................................ 5

6.4.1 Généralités ............................................................................................................................................................................ 5

6.4.2 Validité établie par le fabricant ........................................................................................................................... 5

6.4.3 Validité par rapport au matériau ....................................................................................................................... 5

6.4.4 Points communs à tous les modes opératoires de soudage ....................................................... 6

6.4.5 Autres variables ................................................................................................................................................................ 6

7 Qualification basée sur l'assemblage soudé de préproduction ........................................................................... 6

7.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 6

7.2 Assemblages de qualification ..................................................................................................................................................... 6

7.3 Examens et essais à réaliser sur les assemblages de qualification ............................................................ 6

7.4 Domaine de validité ............................................................................................................................................................................ 7

7.5 Procès-verbal de qualification de mode opératoire de soudage .................................................................. 7

Annexe A (informative) Modèle de descriptif de mode opératoire de soudage ......................................................8

Annexe B (informative) Variables supplémentaire à prendre en compte dans les descriptifs

de modes opératoires de soudage pour le procédé de soudage par friction-

malaxage par points .......................................................................................................................................................................................... 9

Annexe C (informative) Exemple de modèles de procès-verbal de qualification de mode

opératoire de soudage .................................................................................................................................................................................10

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................13

© ISO 2018 – Tous droits réservés iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 18785-4:2018(F)
Avant-propos

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est

en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.

L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents

critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www

.iso .org/directives).

L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable

de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de

brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer

un engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion

de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos .html.

Le présent document a été élaboré par l’IIW, l’Institut international de la soudure, Commission III,

Resistance welding, solid state welding and allied joining processes.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes

se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 18785 se trouve sur le site Web de l’ISO.

iv © ISO 2018 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 18785-4:2018(F)
Introduction

Les procédés de soudage sont largement utilisés dans la fabrication de structures. Au cours de la

ème

deuxième moitié du XX siècle, les procédés de soudage par fusion faisant intervenir la fusion du

métal de base et, généralement, d'un métal d'apport de soudage ont dominé le soudage des structures

de grandes dimensions. En 1991, le soudage par friction-malaxage, qui est entièrement réalisé en phase

solide (sans fusion), a été inventé.

Les procédés de soudage par friction-malaxage par points sont des variantes par points du procédé de

soudage par friction-malaxage. Contrairement au soudage par friction-malaxage, ils ne font intervenir

que peu ou pas de mouvement transversal de l'outil. Dans la variante conventionnelle du procédé de

soudage par friction-malaxage par points, l'assemblage est créé par la pénétration d'un outil rotatif dans

la pièce, suivie du retrait de l’outil des tôles se recouvrant. Les autres variantes du soudage par friction-

malaxage par points comprennent d'autres mouvements de l'outil. La chaleur de friction est produite

par le contact entre l'outil et le métal à souder, qui se ramollit sous l'effet de cette chaleur. Le métal ainsi

ramolli est malaxé de manière à former un assemblage métallurgique, processus qui est facilité par

l'action de forgeage exercée par l'épaulement de l'outil en contact avec la surface supérieure de la tôle.

L'utilisation croissante du soudage par friction-malaxage par points a rendu nécessaire l'élaboration

d'une norme relative à ce procédé de soudage afin de garantir que le soudage est réalisé de la manière

la plus efficace et que tous les aspects de l'opération font l'objet d'un contrôle approprié. La série

ISO 18785 se focalise sur le soudage par friction-malaxage par points de l'aluminium car, au moment de

l'élaboration du présent document, la majorité des applications commerciales du soudage par friction-

malaxage concernaient cette famille de matériaux, utilisés, par exemple, pour la fabrication de véhicules

ferroviaires, de produits de grande consommation, d'équipements de transformation des aliments, de

composants pour les industries automobile, et aéronautique ou encore pour la construction navale.

Pour être efficaces, il convient que les structures soudées soient exemptes de problèmes sérieux en

production et en service. Pour atteindre cet objectif, il est nécessaire de prévoir des contrôles depuis

la phase de conception jusqu'au choix des matériaux, à la fabrication et au contrôle. Par exemple,

une mauvaise conception peut induire des difficultés sérieuses et coûteuses en atelier, sur site ou en

service. Un mauvais choix des matériaux peut se traduire par des problèmes de soudage, tels que des

fissurations. Les modes opératoires de soudage doivent être correctement formulés et approuvés pour

éviter les défauts. Pour garantir la fabrication d'un produit de qualité, le personnel d'encadrement doit

évaluer les sources de problèmes potentiels et mettre en place des procédures de qualité et de contrôle

appropriées, et, il convient de mettre en œuvre une surveillance pour s'assurer que la qualité requise a

bien été atteinte.

L'ISO (Organisation internationale de normalisation) attire l'attention sur le fait qu'il est déclaré que la

conformité avec le présent document peut impliquer l'utilisation de brevets concernant le soudage par

friction-malaxage traité aux Articles 5 à 7.

L'ISO ne prend pas position quant à la preuve, à la validité et à la portée de ces droits de propriété. Les

détenteurs de ces droits de propriété intellectuelle ont donné l'assurance à l'ISO qu'ils consentent à

négocier des licences avec des demandeurs du monde entier, selon des termes et conditions raisonnables

et non discriminatoires. À ce propos, la déclaration du détenteur des droits de propriété intellectuelle

est enregistrée à l'ISO. De plus amples informations peuvent être demandées à:
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---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 18785-4:2018(F)
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für Material- und Kustenforschung GmbH (Kawasaki Heavy Industries, Ltd.)
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Fax: +49 (0) 4152 87-1618 Fax: +81-78-921-1763

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Fax: +81-82-287-5119 Fax: +81-3-6202-2042

E-ma i l: at t ent ion@ ma i l . ma z da . c o . jp E-m a i l: u ac j - c h i z a i@ m l .u ac j . c o . jp

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NORME INTERNATIONALE ISO 18785-4:2018(F)
Soudage par friction-malaxage par points — Aluminium —
Partie 4:
Descriptif et qualification des modes
opératoires de soudage
1 Domaine d'application

Le présent document spécifie les exigences de contenu des descriptifs de modes opératoires de soudage

traitant du soudage par friction-malaxage par points de l'aluminium.

Dans le présente document, le terme «aluminium» se rapporte à l'aluminium et à ses alliages.

2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les

éventuels amendements).

ISO 10447, Soudage par résistance — Essais des soudures — Essais de pelage et de déboutonnage au burin

appliqués aux soudures par résistance par points et par bossages

ISO 14270, Soudage par résistance — Essais destructifs des soudures — Dimensions des éprouvettes et

mode opératoire pour l'essai de pelage mécanisé des soudures par résistance par points, à la molette et

par bossages

ISO 14271, Soudage par résistance — Essais de dureté Vickers (force réduite et microdureté) sur soudures

par résistance par points, par bossages et à la molette

ISO 14272, Soudage par résistance — Essais destructifs des soudures — Dimensions des éprouvettes et

mode opératoire pour l'essai de traction en croix des soudures par résistance par points et par bossages

ISO 14273, Soudage par résistance — Essais destructifs des soudures — Dimensions des éprouvettes et

mode opératoire pour l'essai de traction-cisaillement des soudures par résistance par points et par bossages

ISO 17653, Soudage par résistance — Essais destructifs des soudures sur matériaux métalliques — Essai de

torsion de soudure par résistance par points

ISO 18785-1, Soudage par friction-malaxage par points — Aluminium — Partie 1: Vocabulaire

ISO 18785-5, Soudage par friction-malaxage par points — Aluminium — Partie 5: Exigences de qualité

et de contrôle
3 Termes
...

Questions, Comments and Discussion

Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.