JoVE Journal > Engineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
Türkçe

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Engineering

DP780 Çelikte Sürtünme Ile Tur Mafsalları Üretmek Spot Kaynak

Published: August 13, 2019
doi:
10.3791/58633
,
1Department of Health and Beauty,Shu Zen College of Medicine and Management, 2Department of Mold and Die Engineering,National Kaohsiung University of Science and Technology

Summary

Burada, çift fazlı 780 çelik üzerinde bir sürtünme karıştırma noktası kaynak (FSSW) protokolü salıyoruz. Yüksek hızlı dönüşlü bir takım pimi, malzemeyi yumuşatmak için sürtünmeden ısı üretir ve ardından, pim tur eklemini oluşturmak için 2 sayfalık eklemlere daldırır.

Abstract

Sürtünme spot kaynak (FSSW), sürtünme karıştırma kaynak (FSW) bir türevi, 1991 yılında geliştirilen bir katı hal kaynak tekniğidir karıştırın. 2003 yılında otomobillerin arka kapılarında kullanılan alüminyum alaşım için otomotiv endüstrisinde bir endüstri uygulaması bulunmuştur. Sürtünme nokta kaynak çoğunlukla tur eklemleri oluşturmak için Al alaşımları kullanılır karıştırın. Sürtünme spot kaynak karıştırmak yararları direnç nokta kaynak göre sıçrama olmadan termal deformasyon kaynak düşürür yaklaşık% 80 erime sıcaklığı içerir. Sürtünme nokta kaynak karıştırmak 3 adım içerir: dalma, karıştırma ve geri çekme. Bu çalışmada, yüksek mukavemetli çelik de dahil olmak üzere diğer malzemeler de eklem oluşturmak için sürtünme karıştırma kaynak yöntemi kullanılır. Geleneksel kaynak işlemi direnç noktası kaynağı kullanımını içeren DP780, otomotiv endüstrisinde kullanılan birkaç yüksek mukavemetli çelik malzemeden biridir. Bu yazıda DP780 sürtünme spot kaynağı için kullanılmış ve mikro yapısı ve mikro sertliği ölçüldü. Mikroyapı verileri ince taneli bir füzyon bölgesi ve ada sansarbölgesi ile ısı etki bölgesi olduğunu gösterdi. Mikrosertlik sonuçları, merkez bölgenin baz metale göre daha fazla sertlik gösterdiğini göstermiştir. Tüm veriler, çift fazlı çelik 780’de kullanılan sürtünme noktası kaynağının iyi bir tur mafsalı oluşturabileceğini göstermiştir. Gelecekte, sürtünme nokta kaynak endüstriyel üretim süreçlerinde uygulanan yüksek mukavemetli çelik kaynak kullanılabilir.

Introduction

Sürtünme kaynak (FSW) ilk 1991 yılında TWI, Abington, İngiltere1bildirilmiştir . 2003 yılında, Piccini ve Svoboda fsw avantajları arttırmak için üstün bir yöntem belirledi sürtünme kıpır spot kaynak (FSSW) ticari otomobil üretim süreçlerinde kullanılmak üzere2. FSSW yöntemi hiçbir toplu alan erime ile bir nokta tur eklem oluşturma içerir. FSSW kullanımı için en önemli gelişme al alaşımları yüksek sıcaklık koşullarında kaynak sürecinde deforme olarak alüminyum alaşımları olmuştur. İlk başarılı örnek otomotiv endüstrisinde oldu, FSSW Mazda’nın RX-8 tüm arka kapıüretiminde kullanılan nerede ,3,4.

Bu arada, yüksek mukavemetli çelik otomobil gövdesinin baskın malzeme, özellikle çift fazlı çelik. Literatür, FSSW ile üretilen DP600’ın, tüm kaynak bölgelerinin benzer mikroyapılara ve sertlik derecelerine sahip olduğu baz metalle aynı özelliklere sahip olabileceğini göstermektedir5. Stir bölgesinin (SZ), termos-mekanik olarak etkilenen bölge (TMAZ) ve DP590 ve DP600 çeliğin arıza modeli nin mikro yapısında DP çeliği kullanımı için kullanılan FSSW yöntemleri birkaç araştırmacı tarafından incelenmiştir. Onlar çeşitli dönme hızlarında DP590 ve DP600 çelik mikroyapısı (ferrit, bainit ve sanensite) tutarlılık farklılıkları gözlenen6,7,8,9,10. Bazı araştırmacılar DP780 çelik8,9için FSSW ve RSW karşılaştırmalı çalışmalar yaptı. Daha uzun birleştirme süreleri ve daha yüksek takım dönüş hızlarının tüm dalmalar için daha yüksek bir bağlama alanıyla sonuçlandığını ve bunun da daha yüksek bir kesme kuvvetine yol açtığını ve modu interfacial’den çekilmeye kaydırdığını bildirdiler. Ayrıca FSSW RSW daha yüksek bir gücü olduğu sonucuna vardı. FSSW işlemi 3 adım içerir: dalma, karıştırma ve geri çekme. İlk adım, tur ekleminin sakara yakın bir rotasyon aracı pimi ile dalıyor ve sayfaya takılı. FSSW işleminde dönen takım omuz sürtünme ısısı oluşturabilir. İkinci adımda, ısı levhayı yumuşatabilir ve takım piminin tabakaiçine takılmasını kolaylaştırabilir ve iki iş parçasını birlikte karıştırıp pim alanının etrafında karıştırmak için malzemelerde bulunabilir. Son olarak, aletin omuz aletinin iş parçalarıüzerindeki basıncı yapıştırma yı artırabilir. Kaynak işleminden sonra, pim anahtar deliğinden geri çekilebilir. FSSW’nin RSW ile karşılaştırıldığında faydaları daha düşük kaynak sıcaklığı, sıçrama ve üretim sürecinde daha fazla stabilitedir.

Gelişmiş yüksek mukavemetli çeliklerin FSSW’si (AHSS) ile ilgili çalışmalar çeşitli araştırmacılar tarafından rapor edilmiş olsa da, DP590, DP600 ve DP780 FSSW ile ilgili çalışmalar mikroyapı ya da çeşitli proses kullanılarak mekanik ve arıza modellerine odaklanmıştır. Parametre. Bu çalışmada DP780 çeliğin FSSW’si dikkate alındı. FSSW proses protokolü ayrıntılı olarak rapor edildi ve karıştırma bölgesinde bireysel sertlik, termos-mekanik etkilenen bölge ve ısıdan etkilenen bölge, ayrıca baz metal ölçülen mikrosertlik dayalı değerlendirildi.

Otomotiv ve havacılık sektörlerindeki sürekli büyüme ve ağır ağırlık azaltma talebi yle otomotiv endüstrisi AHSS ve tur eklemlerine artan bir ilgi göstermiştir. Örneğin, bir arabanın konvansiyonel çelik gövde, ortalama olarak, fazla 2.000 nokta kaynak tur eklemleri11vardır. Direnç nokta kaynak, lazer nokta kaynak ve sürtünme nokta kaynak12dahil olmak üzere sektöründe kullanılan tur eklemleri için 3 ortak kaynak süreçleri vardır. Ağırlığı azaltmak için bir yolu gelişmiş yüksek mukavemetli çelikler (AHSS) kullanarak. En popüler malzemeler, otomotiv endüstrisinde giderek daha fazla kullanılan çift fazlı ve dönüşüme bağlı plastisite (TRIP) çelikleridir,13,14,15,16. Otomotiv endüstrisi, azalan araç ağırlığı altında yakıt tüketiminin ve çarpışma enerjisi nin emiliminin artması nedeniyle mukavemet standartlarını artırdığı için, farklı malzemelerin ve kaynak süreçlerinin kullanımı önemli bir konu haline gelmektedir.

Protocol

1. Malzeme hazırlama NOT: 1,6 mm kalınlığındaki DP780 levhaları 40 mm x 125 mm kuponlar halinde işleyin. FSSW derzleri mekanik testler için kucak makası numunesi olarak tasarlanmıştır. RSW standardı NF ISO 18278-2’den sonra 35 mm x 40 mm üst üste binen iki adet 125 mm x 40 mm’lik iki sayfayı birleştirin; 2005. Kesilmiş koni omuzlu bir geometri tasarımı polikristalin elmas aracı. Geometri tasarımı Şekil 1a’dagösterilmiştir. Pimin çapı 5 mm…

Representative Results

Şekil 3’te sürtünme noktası kaynak işleminin 3 bölümden oluştuğunu gösteren bir diyagram vardır: dalma (Şekil 3e), karıştırma (Şekil 3f), ve geri çekme (Şekil 3g). Araştırmamızda, kaynak noktası oluşturulabilir. Penetrasyon derinliği değerlendirilen bir faktördür. Şekil6a’da, FSSW merkezde 2 yaprak için ortak olu…

Discussion

Dalma aşaması FSSW işlemi sırasında en önemli aşamadır. İş parçasını yumuşatmak için pimin omzundan gelen yeterli sürtünme ısısı olmadan, pim kırılacaktır. Takım geometrisi, dönüş hızı, çalışma süresi ve takım penetrasyon derinliği FSSW sürecinin26 parametresi ortak bütünlüğü belirlemede kritik bir rol oynar. TPD ve takım geometrisi27 özellikle kaynak lanabilirliği üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu ve eklem özellikleri b…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Biz malzeme desteği için Çin-Çelik Şirketi Dr K. C. Yang teşekkür ve deneysel FSSW ile yardım için MIRDC de Bay LD Wang, CK Wang ve B. Y Hong minnettarlığımızı ifade etmek istiyoruz. Bu araştırma Metal Sanayii Araştırma ve Geliştirme Merkezi, Kaohsiung, Tayvan, ROC tarafından desteklenmiştir.

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
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. . 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)
  2. 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).
  3. Iwashita, T. . Method and Apparatus for joining. , (2003).
  4. Allen, C. D., Arbegast, W. J. Evaluation of Friction Spot Welds in Aluminium Alloys. SAE Technical. , (2005).
  5. Feng, Z., et al. . Friction Stir Spot Welding of Advanced HighStrength Steels – a Feasibility Study. , (2005).
  6. 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).
  7. Feng, Z., et al. Friction stir spot welding of advanced high-Strength steels-a feasibility study. SAE Technical Paper Series 2005-01-1248. , (2005).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. Schultz, R. A. . Metallic materials trends for north American light vehicles. , (2007).
  16. Horvath, C. . Material challenges facing the automotive and steel industries from globalization. , (2007).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Ma, C., et al. Microstructure and fracture characteristics of spot-welded DP600 steel. Materials Science and Engineering: A. 485 (1), 334-346 (2008).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Wilson, R. B., Fine, T. E. Fatigue behavior of spot welded high strength joints. SAE Technical Paper Series 1981-02-01. , (1981).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. Tang, W., Guo, X., McClure, J., Murr, L., Nunes, A. C. . Heat Input and Temperature Distribution in Friction Stir Welding. 7, (1998).

Tags

Friction Stir Spot WeldingDP780 SteelLap JointsWeight ReductionAutomotive IndustryAHSSProcess ReliabilityResistance Spot WeldingZ-axial ForcePenetration DepthTool Pin Rotation SpeedDwell TimePlunge RateWork Piece ContaminationMicrofiber FabricsClamping ForceNon-rotating Clamping Ring

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Hsu, T., Tsai, M. Generating Lap Joints Via Friction Stir Spot Welding on DP780 Steel. J. Vis. Exp. (150), e58633, doi:10.3791/58633 (2019).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image