Generowanie połączeń zakładkowych poprzez zgrzewanie punktowe z tarciem i przemieszaniem na stali DP780

Wymagania dotyczące redukcji masy w przemyśle motoryzacyjnym spowodowały rosnące zainteresowanie połączeniami zakładkowymi i zaawansowanymi stalami o wysokiej wytrzymałości (AHSS). Jednak połączenia do spawania punktowego AHSS stanowią wyzwanie dla niezawodności procesu. Zaletą zgrzewania punktowego z przemieszaniem tarciowym (FSSW) w porównaniu ze zgrzewaniem punktowym oporowym jest niższa temperatura spawania, brak rozprysków i większa stabilność procesu produkcyjnego.

Procedurę zademonstrują Cheng Chia-Ping i Hsu Hao, absolwenci z mojego laboratorium. Podczas tej procedury należy nosić okulary i rękawice, aby zapobiec kontaktowi z rozpryskami lub uszkodzeniom cieplnym. Stań również za maską lub przegrodą dla ochrony.

Wyprodukuj wszystkie połączenia za pomocą zgrzewarki tarciowej z przemieszaniem. Rejestruj siłę osiową z i głębokość penetracji podczas każdej operacji łączenia za pomocą wbudowanego systemu gromadzenia danych. Ustaw prędkość obrotową kołka narzędzia na 25 000 obr./min, czas spawania kołka narzędzia na cztery sekundy i szybkość zanurzania kołka narzędzia w arkuszu 0,5 milimetra na sekundę.

Zoptymalizuj parametry dla operatora. Zakres prędkości obrotowej wynosi od 1 000 do 2 500 obr./min. Zakres czasu przebywania może wynosić od dwóch do 10 sekund, a szybkość zanurzania może wynosić od 0,1 do 0,5 milimetra na sekundę.

Przed procesem spawania należy upewnić się, że nie ma zanieczyszczeń zanieczyszczających obrabiane elementy. Przetrzyj powierzchnię obrabianego przedmiotu dzianiną z mikrofibry, aby wyeliminować wszelkie małe cząsteczki. Umieść elementy obrabiane DP 780 i zaciśnij arkusze tWo DP 780 z zakładką 35 milimetrów.

Zamocuj czyste elementy na kowadle, aby zapobiec przesuwaniu się. Upewnij się, że kołek jest czysty, aby zapobiec zanieczyszczeniu podłoża. Użyj dzianiny z mikrofibry, aby przetrzeć powierzchnię kołka narzędziowego.

Aby zamocować kołek za pomocą zacisku na maszynie, najpierw mocno przykręć sworzeń narzędzia. Zwróć uwagę na krok zaciskania sworznia. Upewnij się, że sworzeń jest mocno zaciśnięty w maszynie, aby uniknąć niebezpieczeństwa.

Obracające się narzędzie jest otoczone nieobrotowym pierścieniem zaciskowym, za pomocą którego obrabiane elementy są mocno dociskane do siebie przed i podczas spawania poprzez przyłożenie siły zacisku. Upewnij się, że sworzeń obrotowy o dużej prędkości obrotowej bez pierścienia zaciskowego poluzował się. Po umieszczeniu sworznia narzędzia na maszynie należy upewnić się, że sworzeń narzędzia nie oddziela się od clamp podczas obracania ze względów bezpieczeństwa.

Trzpień narzędziowy wykorzystuje niską prędkość obrotową od 10 do 100 obr./min w ciągu jednej minuty. Prędkość może wzrosnąć od 100 do 1 000 obr./min w ciągu jednej minuty. Ustaw maszynę na prędkość obrotową 3 000 obr./min, czas przebywania przez cztery sekundy i prędkość zanurzania 0,5 milimetra na sekundę.

Skalibruj miejsce spawania i rzeczywisty produkt. Ustawić kołek w zgrzewarce punktowej z mieszadłem. Odstęp między sworzniem a obrabianym przedmiotem jest mniejszy niż pięć centymetrów, aby skalibrować położenie złącza.

Po potwierdzeniu lokalizacji przejdź do procesu spawania. Rozpocznij proces spawania, gdy narzędzie obraca się z dużą prędkością, aby zanurzyć kołek narzędzia w obrabianym przedmiocie. Ramię narzędzia styka się z obrabianymi elementami, zatrzymuje obrót i chowa sworzeń.

Aby zanurzyć, najpierw włącz przycisk mieszania. Gdy maszyna się rozgrzeje, upewnij się, że sworzeń narzędzia stale pracuje z prędkością obrotową 2 500 obr./min. Upewnij się, że sworzeń narzędzia jest dobrze zaciśnięty pod dużą prędkością obrotową przy 2 500 obr./min.

Sworzeń zanurza się w obrabianych elementach pod wpływem dużego obrotu, a ramię styka się z obrabianymi elementami z dużą prędkością kątową. Gdy zanurzony trzpień narzędzia kontynuuje mieszanie w obrabianym przedmiocie, zmiękcz powierzchnię styku kołka i materiału z ciepła tarcia, aby wytworzyć ziarno. Gdy ramię sworznia narzędzia zetknie się z górną częścią obrabianego przedmiotu, zatrzymaj proces, ponieważ wysoki obrót sworznia narzędzia może generować wysokie temperatury.

Ważne jest, aby nosić odzież ochronną, która zapewnia bezpieczeństwo pracy. Wyciągnij kołek narzędzia w kierunku pionowym. Po zabiegu kołek tworzy miejsce do spawania otworu na klucz w złączu zakładkowym.

Należy pamiętać, że zgrzewanie punktowe z mieszaniem tarciowym kończy się na tym etapie. Wyłącz zasilanie maszyny. Po zakończeniu spawania usuń elementy z kowadła.

Obserwuj próbki pod kątem pęknięć i braku stopienia. Po zabiegu wyjmij kołek narzędziowy z clamp ring. Wygląd trzpienia narzędzia jest obserwowany i sprawdzany przed oceną właściwości mechanicznych zgodnie z opisem w protokole tekstowym.

Zgrzewanie punktowe z przemieszaniem tarciowym tworzy otwór na klucz w środku arkuszy DP 780, aby utworzyć połączenie dla dwóch arkuszy. Głębokość zatrzymania otworu na klucz jest mierzona od góry arkusza do dolnej powierzchni otworu na klucz. Pokazane są wartości pomiaru głębokości przebywania, dla których wartości ustawień wynoszą dwa centymetry, a wartości rzeczywiste wynoszą od 1,92 do 1,98 centymetra.

Na tym rysunku przedstawiono ogólny widok miejsca spawania w otworze klucza w arkuszu DP 780. Analizowany obszar składał się z czterech części: metalu nieszlachetnego, strefy wpływu ciepła, strefy oddziaływania termos-mechanicznego oraz strefy mieszania. Analiza mikrostruktury metalu nieszlachetnego nie wykazuje zmian we właściwościach materiału.

W strefie wpływu ciepła znajdują się wyspy martenzytowe. Mikrostruktury strefy dotkniętej termomechanicznie w pobliżu otworu od klucza charakteryzują się mieszaniną igiełkowatego martenzytu i drobnoziarnistego igiełkowego ferrytu, podczas gdy obszar mieszania wokół otworu od klucza ujawnia drobnoziarnisty martenzyt i porowatość. Zgrzewanie punktowe tarciowe z przemieszaniem połączeń zakładkowych spawanych AHSS ma ogromny potencjał.

Średnio konwencjonalna stalowa karoseria samochodu ma ponad 2 000 połączeń zakładkowych do spawania punktowego. Zgodnie z tą procedurą można wykonać materiały i geometrię konstrukcyjną sworznia narzędziowego dla twardych połączeń zakładkowych. Wymaganiem tego procesu będzie dłuższa żywotność.