توليد مفاصل اللفة عن طريق الاحتكاك اثارة بقعة لحام على الصلب DP780
Summary
هنا، نقدم الاحتكاك اثارة بقعة لحام (FSSW) بروتوكول على المرحلة المزدوجة 780 الصلب. دبوس أداة مع دوران عالية السرعة يولد الحرارة من الاحتكاك لتليين المواد، ومن ثم، يغرق دبوس في 2 المفاصل ورقة لإنشاء مفصل اللفة.
Abstract
الاحتكاك يحرك بقعة لحام (FSSW)، مشتق من الاحتكاك لحام ضجة (FSW)، هو تقنية لحام الحالة الصلبة التي تم تطويرها في عام 1991. تم العثور على تطبيق الصناعة في صناعة السيارات في عام 2003 لسبائك الألومنيوم التي كانت تستخدم في الأبواب الخلفية للسيارات. يتم استخدام لحام بقعة الاحتكاك ضجة في الغالب في سبائك آل لخلق المفاصل اللفة. فوائد الاحتكاك لحام بقعة اثارة تشمل ما يقرب من 80٪ درجة حرارة ذوبان أن يقلل من اللحامات تشوه الحرارية دون الرش بالمقارنة مع لحام بقعة المقاومة. الاحتكاك يحرك بقعة لحام يشمل 3 خطوات: تغرق، والتحريك، والتراجع. في هذه الدراسة، وتستخدم مواد أخرى بما في ذلك الصلب عالية القوة أيضا في طريقة لحام الاحتكاك ضجة لخلق المفاصل. DP780، الذي عملية اللحام التقليدية ينطوي على استخدام لحام بقعة المقاومة، هي واحدة من العديد من المواد الفولاذية عالية القوة المستخدمة في صناعة السيارات. في هذه الورقة، تم استخدام DP780 للحام بقعة الاحتكاك ضجة، وتم قياس بنيتها الدقيقة وmicrohardness. وأظهرت بيانات البنية الدقيقة أن هناك منطقة اندماج مع الحبوب الدقيقة ومنطقة تأثير الحرارة مع martensite الجزيرة. وأشارت نتائج الحرص الدقيق إلى أن منطقة المركز أظهرت درجة أكبر من صلابة بالمقارنة مع المعدن الأساسي. وأشارت جميع البيانات إلى أن الاحتكاك يحرك لحام بقعة المستخدمة في المرحلة المزدوجة الصلب 780 يمكن أن تخلق مفصل اللفة جيدة. في المستقبل، يمكن استخدام الاحتكاك لحام بقعة ضجة في لحام الصلب عالية القوة المطبقة في عمليات التصنيع الصناعي.
Introduction
احتكاك ضجة لحام ([فسو]) كان أولى يفيد في 1991 في [توي], [أبينغتون], [أوك]1. في عام 2003، حددت Piccini وSvoboda طريقة متفوقة لتعزيز مزايا FSW دعا الاحتكاك اثارة بقعةلحام (FSSW) لاستخدامها في عمليات تصنيع السيارات التجارية 2. أسلوب FSSW ينطوي على إنشاء مفصل اللفة بقعة مع عدم ذوبان منطقة السائبة. وكان التطور الأكثر أهمية لاستخدام FSSW في سبائك الألومنيوم كما تشوه سبائك آل في عملية اللحام في ظل ظروف ارتفاع درجة الحرارة. وكان أول مثال ناجح في صناعة السيارات، حيث تم استخدام FSSW في تصنيع الباب الخلفي بأكمله من مازدا RX-81،3،4.
وفي الوقت نفسه، الصلب عالية القوة هي المادة المهيمنة من جسم السيارة، وعلى وجه التحديد الصلب المرحلة المزدوجة. وتشير المؤلفات إلى أن DP600 المنتجة مع FSSW يمكن أن يكون لها نفس خصائص المعدن الأساسي، حيث جميع مناطق اللحام لديها هياكل دقيقة مماثلة ودرجات صلابة5. وقد درست أساليب FSSW لاستخدام الصلب موانئ دبي على بنيتها الدقيقة من منطقة ضجة (SZ)، والمنطقة المتضررة من الترمس ميكانيكيا (TMAZ)، ونموذج فشل DP590 وDP600 الصلب من قبل عدد قليل من الباحثين. لاحظوا الاختلافات في اتساق البنية الدقيقة (الفريت، البينيت، وmartensite) من DP590و DP600 الصلب في سرعات دوران مختلفة 6،7،8،9،10. أجرى بعض الباحثين دراسات مقارنة FSSW وRSW لDP780 الصلب8،9. وأفادوا بأن طول أوقات الانضمام وارتفاع سرعات دوران الأدوات أدى إلى زيادة منطقة الترابط لجميع الغطسات، مما أدى إلى قوة قص أعلى وحولت الوضع من بين الوجهين للانسحاب. وخلصوا أيضاً إلى أن قوة المؤسسة أعلى من قوة جمهورية صربسكا. تتضمن عملية FSSW 3 خطوات: تغرق، والتحريك، والتراجع. الخطوة الأولى تغرق مع دبوس أداة دوران قريبة من ورقة مفصل اللفة وتوصيله في ورقة. الكتف أداة الدورية في عملية FSSW يمكن أن تولد الحرارة الاحتكاكية. في الخطوة الثانية، يمكن للحرارة تليين ورقة وتسهيل توصيل دبوس أداة في ورقة، فضلا عن الخوض في المواد لتحريك اثنين من قطع العمل معا ومزيج حول منطقة دبوس. وأخيرا، يمكن للضغط من أداة الصحافة الكتف على الشغل تعزيز الترابط. بعد عملية اللحام، يمكن سحب دبوس من ثقب المفتاح. فوائد FSSW مقارنة مع RSW هي درجة حرارة لحام أقل، لا الرش، والمزيد من الاستقرار في عملية التصنيع.
على الرغم من أن الدراسات على FSSW من الصلب المتقدمة عالية القوة (AHSS) وقد تم الإبلاغ عنها من قبل مختلف الباحثين، وقد ركزت الدراسات على FSSW من DP590، DP600، وDP780 على البنية الدقيقة وعلى النماذج الميكانيكية والفشل باستخدام عملية مختلفة معلمات. وفي هذه الدراسة، تم النظر في FSSW من الصلب DP780. تم الإبلاغ عن بروتوكول عملية FSSW بالتفصيل، وتم تقييم صلابة الفرد في منطقة التحريك، والمنطقة المتضررة من الترمس ميكانيكيا، والمنطقة المتضررة من الحرارة، فضلا عن المعدن الأساسي على أساس النعومة المقاسة.
مع النمو المستمر والطلب الشديد على خفض الوزن في صناعة السيارات والفضاء، أظهرت صناعة السيارات اهتماما متزايدا في AHSS والمفاصل اللفة. على سبيل المثال، الجسم الصلب التقليدية للسيارة، في المتوسط، لديها أكثر من 2000 بقعة لحام المفاصل اللفة11. هناك 3 عمليات لحام مشتركة لمفاصل اللفة المستخدمة في هذه الصناعة، بما في ذلك لحام بقعة المقاومة، لحام بقعة الليزر، والاحتكاك بقعة لحام12. طريقة واحدة لتقليل الوزن باستخدام الصلب المتقدمة عالية القوة (AHSS). المواد الأكثر شعبية هي المرحلة المزدوجة والتحول الناجم عن اللدونة (TRIP) الصلب، والتي تستخدم بشكل متزايد في صناعة السيارات13،14،15،16. لأن صناعة السيارات قد زادت من معايير القوة بسبب تحسين استهلاك الوقود وتحطم امتصاص الطاقة تحت انخفاض وزن السيارة، واستخدام مواد مختلفة وعمليات اللحام أصبحت قضية هامة.
Protocol
Representative Results
Discussion
المرحلة تغرق هو الأكثر أهمية خلال عملية FSSW. دون ما يكفي من حرارة الاحتكاك القادمة من كتف دبوس لتخفيف الشغل، فإن دبوس كسر. هندسة الأدوات، وسرعة الدوران، والوقت، وعمق اختراق الأداة26 المعلمات من عملية FSSW تلعب دورا حاسما في تحديد سلامة المفاصل. TPD والهندسة أداة27 لها ت…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر الدكتور ك. س. يانغ في شركة الصلب الصينية على الدعم المادي ونود أن نعرب عن امتناننا للسيد ل. د. وانغ، ك. ك. وانغ، وب. ي. هونغ في شركة ميركمك على المساعدة التي تقدمها في برنامج الخدمات المالية التجريبية. وقد دعم هذا البحث مركز بحوث وتنمية الصناعات المعدنية، كاوشيونغ، تايوان، روك.
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).
