Erzeugung von Rundengelenken über Friction Stir Spot Welding auf DP780 Stahl

Das Reibungsrührschweißen (FSW) wurde erstmals 1991 bei TWI, Abington, UK¹gemeldet. Im Jahr 2003 ermittelten Piccini und Svoboda ein überlegenes Verfahren zur Verbesserung der Vorteile von FSW, dem sogenannten Reibungsrührpunktschweißen (FSSW) für den Einsatz in kommerziellen Automobilherstellungsprozessen². Die FSSW-Methode beinhaltet die Schaffung eines Punkt-Rundengelenks ohne Schüttgutschmelzen. Die wichtigste Entwicklung für den Einsatz von FSSW war in Aluminiumlegierungen, da sich Al-Legierungen im Schweißprozess unter Hochtemperaturbedingungen verformen. Das erste erfolgreiche Beispiel war in der Automobilindustrie, wo FSSW in der Herstellung der gesamten Hintertür des Mazda RX-8^1,3,4verwendet wurde.

Inzwischen ist hochfester Stahl das dominierende Material der Karosserie, insbesondere Zweiphasenstahl. Die Literatur weist darauf hin, dass DP600, das mit FSSW hergestellt wird, die gleichen Eigenschaften wie das Grundmetall haben kann, wo alle Schweißbereiche ähnliche Mikrostrukturen und Härtegrade^{haben 5}. FSSW-Methoden zur Verwendung von DP-Stahl auf ihrer Mikrostruktur der Rührzone (SZ), der thermomechanisch betroffenen Zone (TMAZ) und dem Fehlermodell von DP590- und DP600-Stahl wurden von einigen Forschern untersucht. Sie beobachteten Unterschiede in der Konsistenz der Mikrostruktur (Ferrit, Köderit und Marderit) von DP590 und DP600 Stahl bei verschiedenen Drehzahlen^6,7,8,9,10. Einige Forscher führten vergleichende Studien mit FSSW und RSW für DP780-Stahl^8,9durch. Sie berichteten, dass längere Fügezeiten und höhere Werkzeugdrehgeschwindigkeiten zu einer erhöhten Verklebungsfläche für alle Tauchgänge führten, was zu einer höheren Scherkraft führte und den Modus von der Grenzfläche auf das Herausziehen verlagerte. Sie kamen auch zu dem Schluss, dass FSSW eine höhere Festigkeit als RSW hatte. Der FSSW-Prozess umfasst 3 Schritte: Tauchen, Rühren und Zurückziehen. Der erste Schritt ist das Tauchen mit einem Rotationswerkzeugstift in der Nähe des Blattes des Rundengelenks und in das Blatt gesteckt. Die rotierende Werkzeugschulter im FSSW-Prozess kann Reibungswärme erzeugen. Im zweiten Schritt kann die Wärme das Blech erweichen und das Einstecken des Werkzeugstifts in das Blech erleichtern sowie in den Materialien verweilen, um zwei Werkstücke zusammenzurühren und den Stiftbereich zu mischen. Schließlich kann der Druck durch die Werkzeugschulterpresse auf die Werkstücke die Verklebung verbessern. Nach dem Schweißvorgang kann der Stift aus dem Schlüsselloch zurückgezogen werden. Die Vorteile von FSSW im Vergleich zu RSW sind eine niedrigere Schweißtemperatur, kein Spritzen und mehr Stabilität im Herstellungsprozess.

Obwohl Studien über die FSSW von fortgeschrittenen hochfesten Stählen (AHSS) von verschiedenen Forschern berichtet wurden, konzentrierten sich Studien über die FSSW von DP590, DP600 und DP780 auf die Mikrostruktur und auf die mechanischen und Fehlermodelle mit verschiedenen Verfahren. rahmen. In der vorliegenden Studie wurde die FSSW aus DP780-Stahl berücksichtigt. Das Protokoll des FSSW-Prozesses wurde detailliert berichtet, und die individuelle Härte in der Rührzone, der thermomechanisch beeinflussten Zone und der wärmebeeinflussten Zone sowie des Grundmetalls wurden anhand der gemessenen Mikrohärte bewertet.

Mit dem kontinuierlichen Wachstum und der hohen Nachfrage nach Gewichtsreduktion in der Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie zeigt die Automobilindustrie ein wachsendes Interesse an AHSS und Rundenverbindungen. Zum Beispiel hat die herkömmliche Stahlkarosserie eines Autos im Durchschnitt mehr als 2.000 Punktschweißrundenverbindungen¹¹. Es gibt 3 gängige Schweißverfahren für Rundenverbindungen, die in der Industrie verwendet werden, einschließlich Widerstandspunktschweißen, Laserpunktschweißen und Reibpunktschweißen¹². Eine Möglichkeit, das Gewicht zu verringern, ist die Verwendung fortschrittlicher hochfester Stähle (AHSS). Die beliebtesten Werkstoffe sind zweiphasige und transformationsinduzierte Plastizitätsstähle(TRIP), die zunehmend in der Automobilindustrie 13^,14,15,16eingesetzt werden. Da die Automobilindustrie die Festigkeitsstandards aufgrund des verbesserten Kraftstoffverbrauchs und der Crash-Energieaufnahme unter einem verringerten Fahrzeuggewicht erhöht hat, wird der Einsatz unterschiedlicher Materialien und Schweißverfahren zu einem wichtigen Thema.