Создание Lap суставов через трение перемешать пятно сварки на DP780 стали
Summary
Здесь мы представляем трение перемешать месте сварки (FSSW) протокол на двойной фазе 780 стали. Значок инструмента с высокоскоростным вращением генерирует тепло от трения, чтобы смягчить материал, а затем, штифт погружается в 2 простые соединения для создания коленях сустава.
Abstract
Трение перемешать месте сварки (FSSW), производная трения перемешать сварки (FSW), является твердотельной сварки техника, которая была разработана в 1991 году. Отраслевое приложение было найдено в автомобильной промышленности в 2003 году для алюминиевого сплава, который использовался в задних дверях автомобилей. Трение перемешать месте сварки в основном используется в Аль сплавов для создания коленях суставов. Преимущества трения перемешать пятно сварки включают почти 80% температуры плавления, что снижает тепловой деформации сварных швов без брызг по сравнению с сопротивлением месте сварки. Трение перемешать пятно сварки включает в себя 3 шага: погружение, помешивая, и опрокидывание. В настоящем исследовании, другие материалы, включая высокой прочности стали также используются в трении перемешать сварки метод для создания суставов. DP780, чей традиционный процесс сварки включает в себя использование сопротивления месте сварки, является одним из нескольких высокопрочных стальных материалов, используемых в автомобильной промышленности. В этой работе, DP780 был использован для трения перемешать месте сварки, и его микроструктура и микрохардность были измерены. Данные микроструктуры показали, что существует зона слияния с мелким зерном и зона теплового эффекта с островной куницы. Результаты микрохардности показали, что центральная зона продемонстрировала большую степень твердости по сравнению с базовым металлом. Все данные показали, что трение перемешать месте сварки используется в двойной фазе стали 780 может создать хороший коленях сустава. В будущем, трение перемешать пятно сварки могут быть использованы в высокопрочной стали сварки применяется в промышленных производственных процессах.
Introduction
Трение перемешать сварки (FSW) впервые было сообщено в 1991 году в TWI, Абингтон, Великобритания1. В 2003 году Piccini и Свобода определили превосходный метод повышения преимуществ FSW называется трение перемешать месте сварки (FSSW) для использования в коммерческих автомобильных производственных процессов2. Метод FSSW включает в себя создание спот коленях совместных без валовых таяния области. Наиболее важным событием для использования FSSW было в алюминиевых сплавов, как Аль сплавы деформируются в процессе сварки в условиях высокой температуры. Первый успешный пример был в автомобильной промышленности, где FSSW был использован в производстве всей задней двери Mazda RX-81,3,4.
Между тем, высокая прочность стали является доминирующим материалом кузова автомобиля, в частности двойной фазы стали. В литературе указывается, что DP600, произведенный с FSSW, может иметь те же свойства,что и базовый металл, где все сварочные области имеют одинаковые микроструктуры и степени твердости 5. Методы FSSW для использования стали DP на их микроструктуре зоны перемешивания (СЗ), термос-механически пораженной зоны (ТМАЗ), а также модель отказа стали DP590 и DP600 были изучены несколькими исследователями. Они наблюдали различия в консистенции микроструктуры (феррит, баинит и куницы) стали DP590и DP600 на различных скоростях вращения 6,7,9,10. Некоторые исследователи провели сравнительные исследования FSSW и RSW для DP780 стали8,9. Они сообщили, что более длительное время присоединения и более высокая скорость вращения инструмента привели к увеличению области склеивания для всех погружений, что привело к более высокой силе сдвига и сместило режим с межумиальной, чтобы вытащить. Они также пришли к выводу, что FSSW имеет более высокую прочность, чем RSW. Процесс FSSW включает в себя 3 шага: погружение, перемешивание и опровержение. Первый шаг погружения с помощью значкя инструмента вращения близко к листу коленях сустава и подключен к листу. Вращающееся плечо инструмента в процессе FSSW может генерировать фрикционное тепло. На втором этапе, тепло может смягчить лист и облегчить подключение инструмента штифт в лист, а также жить в материалах, чтобы перемешать две штуки вместе и смешать вокруг контактной области. Наконец, давление от инструмента плечо нажмите на штук может повысить связь. После процесса сварки, штифт может быть убран из замочной скважины. Преимущества FSSW по сравнению с RSW являются более низкая температура сварки, не брызг, и больше стабильности в процессе производства.
Несмотря на то, что исследования по FSSW передовых высокопрочных стали (AHSS) были зарегистрированы различными исследователями, исследования на FSSW DP590, DP600, и DP780 были сосредоточены на микроструктуре и на механических и неудачных моделях с использованием различных процессов Параметры. В настоящем исследовании, FSSW из DP780 стали был рассмотрен. Протокол процесса FSSW был подробно описан, а индивидуальная твердость в зоне перемешивания, термосно-механически пораженной зоне и тепловой зоне, а также базовый металл оценивались на основе измеренной микрохардности.
С непрерывным ростом и большим спросом на снижение веса в автомобильной и аэрокосмической промышленности, автомобильная промышленность проявляет растущий интерес к AHSS и коленях суставов. Например, обычный стальной кузов автомобиля, в среднем, имеет более 2000 месте сварного коленного сустава11. Есть 3 общих процессов сварки для коленных суставов, используемых в промышленности, в том числе сопротивление месте сварки, лазерной спотовой сварки, и трение месте сварки12. Одним из способов снижения веса является использование передовых высокопрочных стали (AHSS). Наиболее популярными материалами являются двухфазные и трансформационные пластичности (TRIP) стали, которые все чаще используются в автомобильной промышленности13,14,15,16. Поскольку автомобильная промышленность повысила стандарты прочности за счет улучшения расхода топлива и поглощения энергии аварии при уменьшенном весе автомобиля, использование различных материалов и процессов сварки становится важным вопросом.
Protocol
Representative Results
Discussion
Этап погружения является наиболее важным в процессе FSSW. Без достаточного количества трения тепла, поступающего от плеча штифта, чтобы смягчить заготовку, штифт будет перелом. Геометрия инструмента, скорость вращения, время пребывания и глубина проникновения инструмента26 …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим д-ра К. К. Яна в Китайско-Стальной компании за материальную поддержку и хотели бы выразить нашу признательность г-ну Л.Д. Вану, К. К. Вану и Б. Я. Хонгу в МИРДК за помощь в проведении экспериментальной FSSW. Это исследование было поддержано Центром исследований и разработок металлургической промышленности, Kaohsiung, Тайвань, ROC.
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).
