Generación de juntas de vuelta a través de soldadura por punto de agitación por fricción en acero DP780

Summary

Aquí, presentamos un protocolo de soldadura por puntos de agitación por fricción (FSSW) en acero de doble fase 780. Un pasador de herramienta con rotación de alta velocidad genera calor de fricción para suavizar el material, y luego, el pasador se sumerge en 2 juntas de hoja para crear la unión de vuelta.

Abstract

La soldadura por puntos de agitación por fricción (FSSW), un derivado de la soldadura por agitación por fricción (FSW), es una técnica de soldadura de estado sólido que se desarrolló en 1991. Una aplicación de la industria fue encontrada en la industria automotriz en 2003 para la aleación de aluminio que se utilizó en las puertas traseras de los automóviles. La soldadura por puntos de agitación por fricción se utiliza principalmente en aleaciones Al para crear juntas de regazo. Los beneficios de la soldadura por puntos de agitación por fricción incluyen una temperatura de fusión de casi 80% que reduce las soldaduras por deformación térmica sin salpicaduras en comparación con la soldadura por puntos de resistencia. La soldadura por puntos de agitación por fricción incluye 3 pasos: hundir, agitar y retracción. En el presente estudio, otros materiales, incluido el acero de alta resistencia, también se utilizan en el método de soldadura por agitación por fricción para crear juntas. DP780, cuyo proceso de soldadura tradicional implica el uso de soldadura por puntos de resistencia, es uno de varios materiales de acero de alta resistencia utilizados en la industria automotriz. En este papel, DP780 se utilizó para la soldadura por puntos de agitación por fricción, y su microestructura y microdureza se midieron. Los datos de la microestructura mostraron que había una zona de fusión con grano fino y una zona de efecto térmico con martensita insular. Los resultados de la microdureza indicaron que la zona central presentaba un mayor grado de dureza en comparación con el metal base. Todos los datos indicaron que la soldadura por puntos de agitación de fricción utilizada en acero de doble fase 780 puede crear una buena junta de vuelta. En el futuro, la soldadura por puntos de agitación por fricción se puede utilizar en soldadura de acero de alta resistencia aplicada en procesos de fabricación industrial.

Introduction

La soldadura por agitación por fricción (FSW) se informó por primera vez en 1991 en TWI, Abington, Reino Unido¹. En 2003, Piccini y Svoboda determinaron un método superior para mejorar las ventajas de FSW llamado soldadura por puntos de agitación por fricción (FSSW) para su uso en procesos comerciales de fabricación de automóviles². El método FSSW implica la creación de una junta de vuelta puntual sin fusión de área a granel. El desarrollo más importante para el uso de FSSW ha sido en aleaciones de aluminio ya que las aleaciones Al se deforman en el proceso de soldadura en condiciones de alta temperatura. El primer ejemplo exitoso fue en la industria automotriz, donde FSSW se utilizó en la fabricación de toda la puerta trasera del Mazda RX-8^1,3,4.

Mientras tanto, el acero de alta resistencia es el material dominante de la carrocería del coche, específicamente el acero de doble fase. La literatura indica que DP600 producido con FSSW puede tener las mismas propiedades que el metal base, donde todas las regiones de soldadura tienen microestructuras y grados de dureza similares^5. Los métodos FSSW para el uso de acero DP en su microestructura de la zona de agitación (SZ), la zona termomecánicamente afectada (TMAZ) y el modelo de falla de acero DP590 y DP600 han sido estudiados por algunos investigadores. Observaron diferencias en la consistencia de la microestructura (ferrita, bainita y martensita) de acero DP590 y DP600 a varias velocidades de rotación^6,7,8,9,10. Algunos investigadores llevaron a cabo estudios comparativos de FSSW y RSW para DP780 acero^8,9. Informaron que tiempos de unión más largos y velocidades de rotación de la herramienta más altas resultaron en un mayor área de unión para todas las caídas, lo que llevó a una fuerza de cizallamiento más alta y cambió el modo de interfacial a tirar hacia fuera. También concluyeron que FSSW tenía una mayor resistencia que RSW. El proceso FSSW incluye 3 pasos: hundir, agitar y retracir. El primer paso es hundir con un pasador de herramienta de rotación cerca de la hoja de la junta de vuelta y enchufado en la hoja. El hombro de la herramienta giratoria en el proceso FSSW puede generar calor por fricción. En el segundo paso, el calor puede suavizar la hoja y facilitar la enchufación del pasador de la herramienta en la hoja, así como morar en los materiales para agitar dos piezas de trabajo juntas y mezclar alrededor del área del pasador. Por último, la presión de la prensa del hombro de la herramienta en las piezas de trabajo puede mejorar la unión. Después del proceso de soldadura, el pasador se puede retraer de la cerradura. Los beneficios de FSSW en comparación con RSW son una temperatura de soldadura más baja, sin salpicaduras y más estabilidad en el proceso de fabricación.

A pesar de que varios investigadores han informado de estudios sobre el FSSW de aceros avanzados de alta resistencia (AHSS), los estudios sobre el FSSW de DP590, DP600 y DP780 se han centrado en la microestructura y en los modelos mecánicos y de falla según el proceso Parámetros. En el presente estudio, se consideró el FSSW de acero DP780. El protocolo del proceso FSSW se informó en detalle, y la dureza individual en la zona de agitación, la zona afectada mecánicamente y la zona afectada por el calor, así como el metal base se evaluaron en función de la microdureza medida.

Con el crecimiento continuo y la fuerte demanda de reducción de peso en las industrias automotriz y aeroespacial, la industria automotriz ha mostrado un creciente interés en AHSS y juntas de vuelta. Por ejemplo, la carrocería de acero convencional de un coche, en promedio, tiene más de 2.000 juntas de soldadura por puntos¹¹. Hay 3 procesos de soldadura comunes para juntas de vuelta utilizadas en la industria, incluyendo soldadura por puntos de resistencia, soldadura por puntos láser y soldadura por puntos de fricción^12. Una forma de disminuir el peso es mediante el uso de aceros avanzados de alta resistencia (AHSS). Los materiales más populares son los aceros de plasticidad dual e inducida por la transformación (TRIP), que se están utilizando cada vez más en la industria automotriz^13,14,15,16. Debido a que la industria automotriz ha aumentado los estándares de resistencia debido a la mejora del consumo de combustible y la absorción de energía de choque bajo una disminución del peso del vehículo, el uso de diferentes materiales y procesos de soldadura se está convirtiendo en un problema importante.

Protocol

1. Preparación de materiales NOTA: Mecanizado las láminas DP780 de 1,6 mm de espesor en cupones de 40 mm x 125 mm. Las juntas FSSW están diseñadas como muestras de cizallamiento de vuelta para las pruebas mecánicas. Unir dos hojas de 125 mm por 40 mm con una superposición de 35 mm por 40 mm siguiendo la norma RSW NF ISO 18278-2; 2005. Una herramienta de diamante policristalino de diseño de geometría con un hombro de cono truncado. El diseño de geometría se muestra en <strong class="xfi…

Representative Results

Hay un diagrama en la Figura 3 que demuestra que el proceso de soldadura por puntos de agitación por fricción se compone de 3 partes: hundido (Figura3e), agitación (Figura3f) y retráctil (Figura3g). En nuestra investigación, se podría generar el punto de soldadura. La profundidad de penetración es un factor que se evaluó. En la Figura 6a</str…

Discussion

La etapa de hundimiento es la más importante durante el proceso FSSW. Sin suficiente calor de fricción procedente del hombro del pasador para suavizar la pieza de trabajo, el pasador se fracturará. La geometría de la herramienta, la velocidad de rotación, el tiempo de permanencia y la profundidad de penetración de la herramienta²⁶ parámetros del proceso FSSW desempeñan un papel fundamental en la determinación de la integridad de la articulación. TPD y la geometría de la herramienta<sup …

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