DP780スチールの摩擦攪拌スポット溶接によるラップジョイントの生成

Summary

ここでは、デュアルフェーズ780鋼の摩擦攪拌スポット溶接(FSSW)プロトコルを提示する。高速回転を持つツールピンは、摩擦から熱を発生して材料を柔らかくし、ピンが2枚のシートジョイントに突入してラップジョイントを作成します。

Abstract

摩擦攪拌スポット溶接(FSSW)は、摩擦攪拌溶接(FSW)の誘導体であり、1991年に開発された固体溶接技術です。2003年、自動車のリアドアに使用されていたアルミニウム合金の業界アプリケーションが自動車業界で見つかりました。摩擦攪拌スポット溶接は、主にラップジョイントを作成するためにAl合金で使用されます。摩擦攪拌スポット溶接の利点は、抵抗スポット溶接と比較して水しぶきなしで熱変形溶接を下げるほぼ80%の溶融温度が含まれています。摩擦攪拌スポット溶接は3つのステップを含んでいる:急落、撹拌および引き込み。本研究では、高強度鋼を含む他の材料も、関節を作成するための摩擦攪拌溶接法に用いられる。DP780は、従来の溶接プロセスが抵抗スポット溶接の使用を伴う、自動車産業で使用されるいくつかの高強度鋼材の一つです。本論文では、DP780を摩擦攪拌スポット溶接に用い、その微細構造と微細硬度を測定した。微細構造データは、微粒の融合ゾーンと島のマルテンサイトとの熱効果ゾーンがあることを示した。マイクロ硬度の結果は、中心ゾーンがベースメタルに比べて硬度が高いことを示した。すべてのデータは、二相鋼780で使用される摩擦攪拌スポット溶接が良好なラップジョイントを作成できることを示した。将来的には、工場製造工程に適用される高強度鋼溶接に摩擦攪拌スポット溶接を使用することができます。

Introduction

摩擦攪拌溶接(FSW)は、1991年^に英国のアビントン州TWIで最初に報告されました。2003年、PicciniとSvobodaは、商用自動車製造プロセス2で使用するための摩擦攪拌スポット溶接(FSSW)と呼ばれるFSWの利点を高める優れた方法を決定しました。FSSW法では、バルク領域の融解のないスポットラップジョイントを作成します。FSSWの使用のための最も重要な開発は、高温条件下での溶接プロセスでアル合金が変形するアルミニウム合金です。最初の成功例は、マツダのRX-81、3、4のリアドア全体の製造にFSSWが使用された自動車産業でした。

一方、高強度鋼は車体の支配的な材料であり、具体的には二相鋼である。文献は、FSSWで製造されたDP600は、すべての溶接領域が同様の微細構造と硬度5を有するベースメタルと同じ特性を持つことができることを示しています。攪拌ゾーン(SZ)、サーモス機械的影響ゾーン(TMAZ)、およびDP590およびDP600鋼の故障モデルの微細構造にDP鋼を使用するためのFSSW方法は、いくつかの研究者によって研究されています。彼らは、様々な回転速度6、7、8、9、10でDP590およびDP600鋼の微細構造(フェライト、ベイライト、およびマルテンサイト)の一貫性の違いを観察した。一部の研究者は、DP780スチール8、9のためのFSSWとRSWの比較研究を行いました。彼らは、より長い接合時間とより高いツール回転速度は、すべての急落のための結合領域の増加をもたらし、より高いせん断力をもたらし、モードを界面から引き出すためにシフトしたと報告しました。彼らはまた、FSSWはRSWよりも高い強度を持っていると結論付けました。FSSWプロセスには、急落、撹拌、引き込みの3つのステップが含まれています。最初のステップは、ラップジョイントのシートの近くに回転ツールピンで急落し、シートに差し込まれています。FSSWプロセスの回転ツールショルダーは摩擦熱を発生させかねない。第2段階では、熱はシートを柔らかくし、シートにツールピンを差し込むだけでなく、材料に住んで2つのワークを一緒に攪拌し、ピン領域の周りに混合することができます。最後に、工具のショルダープレスからの圧力は、接着を高めることができます。溶接プロセスの後、ピンは鍵穴から引き込むことができる。RSWと比較してFSSWの利点は、より低い溶接温度、水しぶきなし、製造プロセスのより安定性です。

高度高強度鋼(AHSS)のFSSWに関する研究は様々な研究者によって報告されていますが、DP590、DP600、DP780のFSSWに関する研究は、微細構造と様々なプロセスを用いる機械的および故障モデルに焦点を当てています。パラメーター。本研究では、DP780鋼のFSSWを検討した。FSSWプロセスのプロトコルを詳細に報告し、攪拌ゾーン、サーモス機械的影響ゾーン、熱影響ゾーン、およびベースメタルの個々の硬度を測定したマイクロ硬度に基づいて評価した。

自動車および航空宇宙産業における継続的な成長と軽量化に対する重い需要により、自動車産業はAHSSおよびラップジョイントへの関心を高めています。例えば、自動車の従来の鋼体は、平均して、2,000点以上のスポット溶接ラップ^{ジョイント11}を有する。抵抗スポット溶接、レーザースポット溶接、摩擦スポット^溶接12など、業界で使用されるラップジョイントには3つの一般的な溶接プロセスがあります。重量を減らす一つの方法は、高度な高強度鋼(AHSS)を使用することです。最も人気のある材料は、自動車産業13、14、15、16でますます使用されている二相および変換誘発可塑性(TRIP)鋼^です。自動車業界は、車載重量の減少に伴う燃費の向上や衝突エネルギー吸収により強度基準を高めているため、異なる材料や溶接工程の使用が重要な課題となっています。

Protocol

1. 材料の準備 注:厚さ1.6mmのDP780枚を40mm x 125mmのクーポンに加工してください。FSSWの接合箇は機械テストのためのラップせん断の標本として設計されている。RSW標準NF ISO 18278-2に続いて、35 mm×40 mm のオーバーラップで 2 つの 125 mm×40 mm シートを結合します。2005. 切り捨てられたコーンショルダーを持つ幾何学的な設計多結晶ダイヤモンドツール。ジオメトリの設計を<strong cl…

Representative Results

図3には、摩擦攪拌スポット溶接工程が、急落(図3e)、撹拌(図3f)、および後退(図3g)の3つの部分で構成されていることを示す図があります。我々の研究では、溶接スポットが生成される可能性があります。浸透深度は評価された1つの因子である。図 6aでは、F…

Discussion

急落段階は、FSSWプロセス中に最も重要です。ピンの肩から来る十分な摩擦熱がなければ、ワークを柔らかくし、ピンが骨折します。FSSW プロセスの工具ジオメトリ、回転速度、ドウェルタイム、および工具の浸透深さ²⁶パラメータは、ジョイントの整合性を決定するうえで重要な役割を果たします。TPDおよびツール^形状27は、特に溶接性および関節特性に重…

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