DP780 강철의 마찰 교반 점 용접을 통해 랩 조인트 생성
Summary
여기서, 우리는 이중 상 780 강철에 마찰 교반 스폿 용접 (FSSW) 프로토콜을 제시한다. 고속 회전이 있는 공구 핀은 마찰로 인한 열을 발생시켜 재료를 부드럽게 한 다음 핀이 2시트 조인트에 급락하여 랩 조인트를 만듭니다.
Abstract
마찰 교반 스폿 용접 (FSSW), 마찰 교반 용접 (FSW)의 유도체는 1991 년에 개발 된 고체 용접 기술이다. 2003년 자동차 의 뒷문에 사용된 알루미늄 합금에 대한 산업 응용 분야가 자동차 산업에서 발견되었습니다. 마찰 교반 스폿 용접은 주로 무릎 관절을 만들기 위해 알 합금에 사용됩니다. 마찰 교반 스폿 용접의 이점은 저항 스폿 용접에 비해 튀지 않고 열 변형 용접을 낮추는 거의 80% 용융 온도를 포함합니다. 마찰 교반 스폿 용접에는 플런지, 교반 및 후퇴의 3단계가 포함됩니다. 본 연구에서는 고강도 강철을 포함한 다른 재료도 마찰 교반 용접 방법으로 사용하여 조인트를 생성합니다. DP780은 전통적인 용접 공정에서 저항 스폿 용접을 사용하며 자동차 산업에서 사용되는 여러 고강도 강재 중 하나입니다. 이 백서에서 DP780은 마찰 교반 스폿 용접에 사용되었으며, 미세 구조 및 미세 경도를 측정했습니다. 미세 구조 데이터는 섬 마르텐 사이트와 미세 한 곡물과 열 효과 영역과 융합 영역이 있음을 보여 주었다. 미세 경도 결과는 중심 영역이 기본 금속에 비해 더 큰 경도를 나타낸다는 것을 나타냈다. 모든 데이터는 이중 상 강철(780)에 사용되는 마찰 교반 점 용접이 양호한 랩 조인트를 생성할 수 있음을 나타냈다. 미래에, 마찰 교반 자리 용접산업 제조 공정에 적용되는 고강도 강철 용접에 사용될 수있다.
Introduction
마찰 교반 용접 (FSW)은 1991 년영국애빙턴 TWI에서 처음 보고되었습니다. 2003년, Piccini와 Svoboda는 상용 자동차 제조공정에사용하기 위해 마찰 교반 점 용접(FSSW)이라고 하는 FSW의 장점을 향상시키는 우수한 방법을 2. FSSW 방법은 벌크 영역이 녹지 않고 스팟 랩 조인트를 만드는 것을 포함합니다. FSSW의 사용을위한 가장 중요한 개발은 Al 합금이 고온 조건에서 용접 공정에서 변형으로 알루미늄 합금에 있었다. 첫 번째 성공적인 예는 FSSW가 마즈다의RX-81,3,4의전체 후면 도어를 제조하는 데 사용 된 자동차 산업에 있었다.
한편, 고강도 강철은 차체, 특히 이중상 강철의 지배적인 소재이다. 이 문헌은 FSSW로 생산된 DP600이 모든 용접 영역이 유사한 미세 구조와 경도 도를가진 기본 금속과 동일한 특성을 가질 수 있음을 나타냅니다 5. FSSW는 교반 구역(SZ), 보온병 기계적 영향을 받는 영역(TMAZ) 및 DP590 및 DP600 강철의 고장 모델에 DP 강철을 사용하는 방법을 연구했습니다. 그들은 다양한 회전 속도6,7,8,9,10에서DP590 및 DP600 강철의 미세 구조 (페릿, 바이니트 및 마르텐 사이트)의 일관성의 차이를 관찰했다. 일부 연구원은 DP780 강철8,9에대한 FSSW 및 RSW의 비교 연구를 실시했다. 그들은 더 긴 결합 시간과 더 높은 공구 회전 속도가 모든 플런지에 대한 결합 영역을 증가시키는 결과를 보고, 이는 더 높은 전단력을 주도하고 계면에서 당겨 모드를 이동. 그들은 또한 FSSW가 RSW보다 더 높은 강도를 가지고 있다고 결론을 내렸다. FSSW 프로세스에는 플런지, 교반 및 후퇴의 3단계가 포함됩니다. 첫 번째 단계는 랩 조인트 시트 에 가까운 회전 도구 핀으로 급락하고 시트에 연결합니다. FSSW 공정의 회전 공구 어깨는 마찰 열을 생성할 수 있습니다. 두 번째 단계에서는 열을 부드럽게 하고 공구 핀을 시트에 쉽게 꽂을 수 있으며 재료에 거주하여 두 개의 공작작물을 함께 저어주고 핀 영역 을 중심으로 혼합할 수 있습니다. 마지막으로, 공작물의 공구 숄더 프레스의 압력은 접합을 향상시킬 수 있습니다. 용접 공정 후, 핀은 열쇠 구멍에서 철회 될 수있다. RSW와 비교하여 FSSW의 장점은 용접 온도가 낮고 튀지 않으며 제조 공정에서 안정성이 향상됩니다.
FSSW의 첨단 고강도 강철(AHSS)에 대한 연구가 여러 연구진에 의해 보고되었지만, DP590, DP600 및 DP780의 FSSW에 대한 연구는 다양한 공정을 이용한 미세 구조 및 기계 및 고장 모델에 초점을 맞추고 있습니다. 매개 변수. 본 연구에서는 DP780 강철의 FSSW를 고려했다. FSSW 공정의 프로토콜은 상세히 보고되었고, 교반 영역, 보온병-기계적 영향을 받는 영역 및 열 영향 영역뿐만 아니라 비금속의 개별 경도는 측정된 미세 경도에 기초하여 평가되었다.
자동차 및 항공 우주 산업의 지속적인 성장과 중량 감축에 대한 수요가 증가함에 따라 자동차 산업은 AHSS 및 랩 조인트에 대한 관심이 증가하고 있습니다. 예를 들어, 자동차의 종래의 강철 본체는 평균적으로 2,000개 이상의스팟 용접 랩 조인트(11)를 가지고 있다. 저항 스폿 용접, 레이저 스폿 용접 및 마찰 스폿 용접(12)을포함하여 업계에서 사용되는 랩 조인트에 대한 3 가지 일반적인 용접 공정이 있습니다. 무게를 줄이는 한 가지 방법은 고급 고강도 강철 (AHSS)을 사용하는 것입니다. 가장 인기있는 재료는 자동차 산업에서 점점 더 사용되고있는 이중 상 및 변형 유도 가소성 (TRIP) 강철입니다13,14,15,16. 자동차 산업은 차량 중량 감소로 연료 소비 및 충돌 에너지 흡수 개선으로 강도 기준을 증가시켰기 때문에 다양한 재료와 용접 공정의 사용이 중요한 문제가 되고 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
급락 단계는 FSSW 프로세스 중에 가장 중요합니다. 공작을 부드럽게하기 위해 핀의 어깨에서 나오는 충분한 마찰 열없이, 핀이 골절됩니다. FSSW 공정의 공구 형상, 회전 속도, 거침효 및 공구 침투 깊이 26파라미터는 조인트 무결성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. TPD 및 공구 지오메트리(27)는 특히 용접성 및 조인트 특성에 중요한 영향을 미친다고 보고되었?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
중국철강회사의 K.C. Yang 박사에게 물질적 지원을 부탁드리며, MIRDC에서 실험적인 FSSW에 도움을 주신 왕씨, 왕씨, B. Y. Hong 씨에게 감사를 표합니다. 이 연구는 대만 가오슝금속 산업 연구 개발 센터의 지원을 받았습니다.
Materials
| anvil | MIRDC | made by MIRDC | |
| DP780 | China steel Corporation | CSC DP780 | |
| stir spot welder machine | MIRDC | made by MIRDC | |
| tool pin | KINIK COMPANY | DBN2B005B |
References
- . Mazda Develops World’s First Aluminum Joining Technology Using Friction Heat Available from: https://www2.mazda.com/en/publicity/release/archive/2003/200302/0227e.html (2003)
- Piccini, J. M., Svoboda, H. G. Effect of pin length on Friction Stir Spot Welding (FSSW) of dissimilar Aluminum-steel joints. Procedia Materials Science. 9, 504-513 (2015).
- Iwashita, T. . Method and Apparatus for joining. , (2003).
- Allen, C. D., Arbegast, W. J. Evaluation of Friction Spot Welds in Aluminium Alloys. SAE Technical. , (2005).
- Feng, Z., et al. . Friction Stir Spot Welding of Advanced HighStrength Steels – a Feasibility Study. , (2005).
- Miles, M. P., Nelson, T. W., Steel, R., Olsen, E., Gallagher, M. Effect of friction stir welding conditions on properties and microstructures of high strength automotive steel. Science and Technology of Welding and Joining. 14 (3), 228-232 (2009).
- Feng, Z., et al. Friction stir spot welding of advanced high-Strength steels-a feasibility study. SAE Technical Paper Series 2005-01-1248. , (2005).
- Santella, M., Hovanski, Y., Frederick, A., Grant, G., Dahl, M. Friction stir spot welding of DP780 carbon steel. Science and Technology of Welding and Joining. 15 (4), 271-278 (2010).
- Saunders, N., et al. Joint strength in high speed friction stir spot welded DP 980 steel. International Journal of Precision Engineering and Manufacturing. 15 (5), 841-848 (2014).
- Khan, M. I., et al. Resistance and friction stir spot welding of DP600: a comparative study. Science and Technology of Welding and Joining. 12 (2), 175-182 (2007).
- Sarkar, R., Sengupta, S., Pal, T. K., Shome, M. Microstructure and Mechanical Properties of Friction Stir Spot-Welded IF/DP Dissimilar Steel Joints. Metallurgical and Materials Transactions A. 46 (11), 5182-5200 (2015).
- Yang, X. W., Fu, T., Li, W. Y. Friction Stir Spot Welding: A Review on Joint Macro- and Microstructure, Property, and Process Modelling. Advances in Materials Science and Engineering. 2014, 11 (2014).
- Esther, T. A., Stephen, A. A., DebRoy, T., et al. Trends in Welding Research 2012: Proceedings of the 9th International Conference. Materials Characterisation of Friction Stir Processed 6082 Aluminum Alloy. , 548-551 (2012).
- Ghosh, P. K., et al. Influence of Weld Thermal Cycle on Properties of Flash Butt Welded Mn-Cr-Mo Dual Phase Steel. ISIJ International. 33 (7), 807-815 (1993).
- Schultz, R. A. . Metallic materials trends for north American light vehicles. , (2007).
- Horvath, C. . Material challenges facing the automotive and steel industries from globalization. , (2007).
- Pouranvari, M., Marashi, S. P. H. Critical review of automotive steels spot welding: process, structure and properties. Science and Technology of Welding and Joining. 18 (5), 361-403 (2013).
- Khan, M. S., et al. Welding behaviour, microstructure and mechanical properties of dissimilar resistance spot welds between galvannealed HSLA350 and DP600 steels. Science and Technology of Welding and Joining. 14 (7), 616-625 (2009).
- Ma, C., et al. Microstructure and fracture characteristics of spot-welded DP600 steel. Materials Science and Engineering: A. 485 (1), 334-346 (2008).
- Hilditch, T. B., Speer, J. G., Matlock, D. K. Effect of susceptibility to interfacial fracture on fatigue properties of spot-welded high strength sheet steel. Materials & Design. 28 (10), 2566-2576 (2007).
- Yan, B., Zhu, H., Lalam, S. H., Baczkowski, S., Coon, T. Spot Weld Fatigue of Dual Phase Steels. SAE Technical Paper Series 2004-01-0511. , (2004).
- Wilson, R. B., Fine, T. E. Fatigue behavior of spot welded high strength joints. SAE Technical Paper Series 1981-02-01. , (1981).
- Sun, X., Stephens, E. V., Khaleel, M. A. Effects of fusion zone size and failure mode on peak load and energy absorption of advanced high strength steel spot welds under lap shear loading conditions. Engineering Failure Analysis. 15 (4), 356-367 (2008).
- Pouranvari, M., Mousavizadeh, S. M., Marashi, S. P. H., Goodarzi, M., Ghorbani, M. Influence of fusion zone size and failure mode on mechanical performance of dissimilar resistance spot welds of AISI 1008 low carbon steel and DP600 advanced high strength steel. Materials & Design. 32 (3), 1390-1398 (2011).
- Hsu, T. -. I., Wu, L. -. T., Tsai, M. -. H. Resistance and friction stir spot welding of dual-phase (DP 780)—a comparative study. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. , (2018).
- Piccini, J. M., Svoboda, H. G. Effect of the tool penetration depth in Friction Stir Spot Welding (FSSW) of dissimilar aluminum alloys. Procedia Materials Science. 8, 868-877 (2015).
- Aissani, M., Gachi, S., Boubenider, F., Benkedda, Y. Design and Optimization of Friction Stir Welding Tool. Materials and Manufacturing Processes. 25 (11), 1199-1205 (2010).
- Zhang, Y. N., Cao, X., Larose, S., Wanjara, P. Review of tools for friction stir welding and processing. Canadian Metallurgical Quarterly. 51 (3), 250-261 (2013).
- Nandan, R., DebRoy, T., Bhadeshia, H. K. D. H. Recent advances in friction-stir welding – Process, weldment structure and properties. Progress in Materials Science. 53 (6), 980-1023 (2008).
- Tang, W., Guo, X., McClure, J., Murr, L., Nunes, A. C. . Heat Input and Temperature Distribution in Friction Stir Welding. 7, (1998).
