Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

توليد مفاصل اللفة عن طريق الاحتكاك اثارة بقعة لحام على الصلب DP780

Published: August 13, 2019 doi: 10.3791/58633
Automatic Translation
1, 2
1Department of Health and Beauty, Shu Zen College of Medicine and Management, 2Department of Mold and Die Engineering, National Kaohsiung University of Science and Technology

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.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1- إعداد المواد

ملاحظة: آلة 1.6 مم سميكة DP780 ورقة في 40 مم × 125 مم كوبونات. تم تصميم المفاصل FSSW كعينات القص اللفة للاختبارات الميكانيكية. الانضمام إلى اثنين من 125 مم من قبل 40 مم ورقة مع 35 مم في 40 مم التداخل بعد RSW معيار NF ISO 18278-2؛ 2005. تصميم هندسي أداة الماس متعدد البلورات مع الكتف مخروط مقتطعة. يظهر التصميم الهندسي في الشكل 1a. قطر الدبوس هو 5 ملم. الطول هو 2.5 ملم، وعرض الكتف هو 10 ملم. يظهر دبوس الأداة الحقيقي في الشكل 1b.

  1. المبادئ التوجيهية للسلامة
    1. استخدام أجهزة مثل غطاء محرك السيارة أو الحيرة، نظارات واقية، والقفازات للحماية.
    2. الوقوف وراء غطاء محرك السيارة أو الحيرة. ارتداء نظارات واقية وقفازات لمنع ملامسة البقع أو تلف الحرارة.
  2. إعداد الجهاز FSSW
    1. تصنيع جميع المفاصل باستخدام MIRDC--صنع الاحتكاك اثارة آلة لحام.
    2. قم بتسجيل قوة Z المحورية وعمق الاختراق أثناء كل عملية انضمام باستخدام نظام الحصول على البيانات المضمنة (DAQ).
  3. إعدادات المعلمة
    1. في هذه الدراسة، استخدم المعلمات التالية: سرعة دوران دبوس أداة من 2500 دورة في الدقيقة، 4 ق من أداة دبوس يسكن الوقت، ومعدل PF 0.5 ملم / ث من دبوس أداة يغرق في ورقة.
    2. تحسين المعلمات للمشغل. نطاق سرعة الدوران هو 1000- 2500 دورة في الدقيقة. يمكن أن يكون نطاق الوقت يسكن من 2-10 s، ويمكن أن يكون معدل يغرق 0.1-0.5 ملم / ث.

2- الإجراء

ملاحظة: يتم عرض مساحة العمل في الشكل 2. يتم الانتهاء من جميع إجراءات التصنيع في مساحة العمل. قبل الإجراء، تتكون تسلسلات عملية اللحام من مزيج من دوران الأدوات وأعماق الاختراق، فضلا عن سلسلة من التسلسلات بما في ذلك التسخين، والسقوط، والمسكن، والتراجع، والتدفئة بعد. تظهر كافة الخطوات في الشكل 3 في شكل مخطط انسيابي للعمل.

  1. إعداد الشغل DP780
    1. قبل عملية اللحام، تأكد من عدم وجود ركائز النجاسة تلوث الشغل. استخدام الأقمشة المحبوكة من الألياف الدقيقة لمسح سطح الشغل للقضاء على أي جزيئات صغيرة.
  2. ضع الشغل DP780، ومشبك 2 أوراق DP780 (الحجم: 125 مم × 40 مم) مع تداخل 35 مم.
  3. تأكد من أن دبوس نظيفة لمنع التلوث الركيزة نجس. استخدام الأقمشة ستوكات محبوك لمسح سطح دبوس أداة للقضاء على الجسيمات الصغيرة.
  4. إصلاح دبوس مع المشبك على الجهاز.
    1. المسمار على دبوس أداة بإحكام مرة أخرى لأداة دبوس لقط.
    2. إيلاء الاهتمام لخطوة دبوس لقط. تأكد من أن دبوس هو فرضت ضيق في الجهاز لتجنب الخطر. وتحيط أداة الدورية من قبل حلقة لقط غير دوارة التي يتم الضغط على قطع العمل بحزم ضد بعضها البعض قبل وأثناء اللحام عن طريق تطبيق قوة لقط. يشير الرسم التوضيحي الموضح في الشكل 3a إلى حلقة المشبك المستخدمة لإصلاح دبوس الأداة. بعد هذه الخطوة، يظهر الإنتاج في المخطط الانسيابي.
    3. ضمان السلامة.
    4. تأكد من أن دبوس دوران عالية السرعة دون حلقة المشبك يخفف. عندما يتم وضع دبوس أداة على الجهاز، تأكد من أن دبوس أداة لا منفصلة عن المشبك أثناء التناوب لأسباب تتعلق بالسلامة. يستخدم دبوس الأداة معدل دوران منخفض من 10 إلى 100 دورة في الدقيقة في دقيقة واحدة. السرعة يمكن أن تتسارع من 100 إلى 1000 دورة في الدقيقة في غضون دقيقة واحدة (الشكل3b).
  5. إعدادات الجهاز
    1. استخدم المعلمات التالية: سرعة دوران تبلغ 3000 دورة في الدقيقة، ويسكن 4 درجات، ومعدل هبوط يبلغ 0.5 مم/ث (الشكل3ج).
  6. معايرة موقع اللحام(الشكل 3D والمنتج الحقيقي المبين في الشكل 4a).
    1. تعيين دبوس في آلة لحام بقعة ضجة. الفجوة بين دبوس والشغل أصغر من 5 سم لمعايرة موقع مشترك. بعد تأكيد الموقع، انتقل إلى عملية اللحام.
  7. أثناء اللحام، ارتداء نظارات واقية وقفازات لتجنب الإصابة.
    1. بدء عملية اللحام مع أداة تحت دوران عالية السرعة ليغرق دبوس أداة في الشغل. يتصل كتف الأداة بالقطع والشغل ويوقف الدوران ويسحب الدبوس.
  8. تغرق
    1. قم بتشغيل زر التحريك. عندما يسخن الجهاز، تأكد من أن دبوس الأداة يعمل باستمرار بسرعة دوران 2500 دورة في الدقيقة. تأكد من أن دبوس الأداة هو فرضت بشكل جيد تحت دوران عالية السرعة في 2500 دورة في الدقيقة. الدبوس يغرق في الشغل تحت دوران عالية السرعة والكتف اتصالات الشغل بسرعة الزاوي عالية (الشكل3e). يظهر المنتج الحقيقي في الشكل 4b.
  9. اثاره
    1. كما دبوس أداة سقطت لا تزال التحريك في الشغل، تليين واجهة دبوس والمواد من حرارة الاحتكاك لخلق الحبوب. عندما يأتي الكتف من دبوس أداة في اتصال مع الجزء العلوي من الشغل، ووقف العملية لأن دوران عالية من دبوس أداة يمكن أن تولد درجات حرارة عالية. من المهم ارتداء معدات واقية تضمن السلامة التشغيلية (انظر الشكل 3f.) يظهر المنتج الحقيقي في الشكل 4c.
  10. التراجع
    1. ارسم دبوس الأداة في الاتجاه العمودي. بعد الإجراء، ودبوس يخلق بقعة لحام ثقب المفتاح في مفصل اللفة. لاحظ أن الاحتكاك يحرك بقعة لحام يتوقف في هذه الخطوة (الشكل3G). يظهر المنتج الحقيقي في الشكل 4e.
  11. إزالة الشغل.
    1. قم بإيقاف تشغيل طاقة الجهاز.
    2. بعد الانتهاء من اللحام، قم بإزالة قطع العمل من السندان. مراقبة العينات للشقوق وعدم الانصهار.
    3. قم بإزالة دبوس الأداة.
    4. بعد الإجراء، قم بإزالة دبوس الأداة من حلقة المشبك. ويلاحظ مظهر دبوس أداة والتحققمنها (الشكل 5).

3- تقييم الممتلكات الميكانيكية

  1. الفحص المجهري لحام FSSW (الشكل 3ح)
    1. إعداد عينة مجهرية
    2. قياس المنطقة المقطعية للمنطقة المستعبدين باستخدام صورة مجهر بصري وتحليل صورة إلكترون ثانوي. إعداد العينات المجهرية باستخدام ورقكر السيليكون على الأرض مع حجم حصى تتراوح بين 200 إلى 2000 بدءا من حجم حصى من 200 وزيادة في تسلسل. تلميع العينات مع 0.03٪ الألومينا وحفر مع محلول نيتال 4٪ ل7-10 s في درجة حرارة الغرفة.
    3. مراقبة الفحص المجهري
    4. مراقبة وتوصيف الهياكل الدقيقة باستخدام الفحص المجهري البصري والمسح المجهري الإلكتروني. استخدام الجهد من 20 كيلو فولت، ومسافة عمل من 10 ميكرومتر. من الفحص المجهري البصري، يمكن تحديد أي خط صدع صغير أو عدم وجود منطقة الانصهار. استخدام المسح المجهري الإلكترون لتحليل توزيع martensite والأوستنيت وحجم الحبوب.
  2. الميكروهارد
    1. تحقق من تجارب الميكروهارد أكثر من 3 مرات. وكانت القيم صغيرة جدا بحيث لا تشير بوضوح إلى الانحراف المعياري.
    2. اضغط على indenter الماس فيكرز مع عينة تحميل اختبار 300 غرام و 0.5 ملم لكل اختبار.
    3. إجراء اختبار الثبات الدقيق للورقة الصلب DP780 باستخدام آلة اختبار الميكروهاردمع مع حمولة 300 غرام ووقت الاحتفاظ من 15 ق. كشف اختبار الميكروهارد توزيع صلابة وقيم صلابة الفردية في منطقة التحريك، والمنطقة التقنية الحرارية تؤثر، والمنطقة المتضررة من الحرارة، وفي المعدن الأساسي للاللحامات.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

هناك رسم بياني في الشكل 3 يوضح أن عملية لحام بقعة الاحتكاك تثير يتكون من 3 أجزاء: تغرق (الشكل3e)،والتحريك (الشكل3F)،والتراجع (الشكل3G). في بحثنا، يمكن توليد بقعة اللحام. عمق الاختراق هو أحد العوامل التي تم تقييمها. في الشكل 6a، يقوم FSSW بإنشاء ثقب المفتاح في المركز لإنشاء المفصل لورقتين. عمق قياس ثقب المفتاح هو من أعلى ورقة إلى سطح أسفل ثقب المفتاح (الشكل6b). تظهر قيم القياس في الشكل 6c، حيث تكون قيم الإعداد 2 سم والقيم الحقيقية هي 1.92 إلى 1.98 سم. في الشكل 7، تظهر الصورة الرؤية الشاملة لثقب المفتاح لبقعة اللحام في ورقة DP780. وأظهر تحليل البنية الدقيقة للمعدن الأساسي الجزر martensite في مصفوفة الفريت (الشكل8أ). الهياكل الدقيقة من TMAZ بالقرب من ثقب المفتاح تظهر خليط من المارتنسيت مثل إبرةوغرامة الفريت acicular (الشكل8b،ج). كشفت منطقة ضجة حول ثقب المفتاح martensite الحبوب غرامة والمسامية (الشكل8D).

درس Hsu وآخرون25 صلابة المعدن الأساسي مقارنة مع الممتلكات المادية الأصلية. في المنطقة بين الحرجة HAZ، تم العثور على قيمة صلابة أن تكون في نطاق ما يقرب من 310 إلى 330 Hv. صلابة TMAZ كان ما يقرب من 360 HV. صلابة في منطقة تحريك الاحتكاك لحام بقعة ضجة أعلى بكثير مما كانت عليه في مناطق أخرى. تم العثور على القيم لتكون 370 HV (الشكل 9، المعدلة من Hsu وآخرون25). إذا لم تنجح عملية اللحام، سيكون هناك بعض الشقوق وعدم الانصهار في منطقة اللحام.

Figure 1
الشكل 1 رسم تخطيطي لدبوس الأداة.
(أ) حجم وهندسة دبوس الأداة(ب) دبوس الأداة الفعلية الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2 رسم تخطيطي لتوضيح مساحة العمل. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3 مخطط انسيابي لتوضيح الاحتكاك يحرك عملية لحام بقعة.
(أ) دبوس المشبك (ب) تأكيد سلامة (ج) ضبط آلة أكد (د) معايرة (ه)تغرق (و)التحريك (ز) التراجع (ح) التحقق من صحة الخصائص الميكانيكية للمفاصل الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4 عملية اللحام. (أ) معايرة (ب) تغرق (ج) التحريك (د) التراجع الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5 رسم تخطيطي يوضح الدبوس المستخدم. يتم استهلاك دبابيس في درجات حرارة عالية. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6 تأكيد عمق الخوض باستخدام مقارنة الإعدادات.
(أ) طريقة العرض الماكرو FSSW إنشاء ثقب المفتاح. (ب) رسم بياني يوضح مكان قياس الأعماق (ج) يتم تعيين أعماق الإقامة في 2 سم. وتتراوح قيم القياس الفعلية من 1.92 إلى 1.98 سم، الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 7
الشكل 7 رؤية شاملة للاحتكاك يحرك بقعة لحام. تحتوي المنطقة التي تم تحليلها على 4 أجزاء: (I) معدن أساسي (II) HAZ (III) TMAZ، و(IV) منطقة التحريك. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 8
الشكل 8 تكوين البنية الدقيقة للمفصل الذي تم إنشاؤه باستخدام FSSW. (أ) المعادن الأساسية: يتكون المعدن الأساسي من الشغل من أوراق DP 780. المعادن الأساسية لا يظهر أيتغيير في خصائص المواد (ب) HAZ: الدورة الحرارية حول موقع اللحام مع نقل الحرارة. منطقة HAZ يظهر جزر martensite. (ج) TMAZ: المنطقة المتضررة حراريا حول منطقة التحريك. الـ martensite الشبيه بالإبرة والفريت الأربي الدقيق المعروض في منطقة TMAZ. (د) منطقة تحريك: ثقب دبوس خلق في عملية اللحام مع تشكيل الحبوب التبلور. ظهرت الحبوب الدقيقة أصغر من 10 ميكرومتر في منطقة التحريك. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 9
الشكل 9 تم الاحتفاظ بقيم السعة من الشغل فحصها باستخدام آلة اختبار فيكرز مع وزن التحميل من 300 غرام لمدة 15 ق. تم تعديل هذا الرقم من Hsu وآخرون25. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

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 تأثير مهم على لحام وخصائص مشتركة تم الإبلاغ عنها.

كانت هندسة دبابيس أسطواني، هورل، MX Triflute، مضيئة-تريفو، A-انحراف، وإعادة تحريك التي صممها TWI28. فهي مناسبة لحام بعقب ولكن ليس لحام اللفة لأن حركة أداة وعزم الدوران لحام يمكن تقليلها من قبل قوة العبور الناجمة عن التحريك المكثف. مضيئة-Triflute، A-انحراف، وإعادة تحريك دبابيس أداة هي مناسبة لحام اللفة. ويهدف التصميم إلى زيادة حجم اجتاحت من دبوس من أجل توسيع المنطقة ضجة لتشكيل أوسع عملت اللفة المشتركة29. وفي الوقت نفسه، خلال FSSW، الاحتكاك يولد الحرارة في واجهة أداة الدورية وقطعة العمل. هندسة أداة والمعلمات FSSW تؤثر على قوةاللحامات FSSW 4. أداة الكتف ودبوس هي الأجزاء الرئيسيةمن أداة FSSW 5. دبوس يولد حرارة الاحتكاك، يشوه المواد من حوله، ويثيرالمواد ساخنة 6. حجم7،زاوية8،اتجاه الموضوع9،طول10 والملف الشخصي11 من دبوس يعتمد على تشكيل الكتلة. وفي الوقت نفسه الكتف أداة يولد الحرارة خلال عملية FSSW، وتزوير المواد ساخنة، ويمنع طرد المواد، ويساعد على الحركة المادية حول الأداة12. حجم وتجويف الكتف هي أيضا عوامل هامة في الاحتكاك اثارة بقعة لحام13.

وتتألف المواد دبوس من المكونات التالية: 12٪ Cr الصلب، والصلب منخفض الكربون، مو وW سبيكة، سبائك W، بوليكريستالس البورون مكعب نيتريد (PCBN)، والبورون مكعب متعدد البلورات. لأن ارتداء أداة وقعت في فترة تغرق في المرحلة الأولى من اللحام، ويمكن العثور على تشوه أداة وفرك ارتداء في الأداة. يمكن حل هذه المشكلة عن طريق اختيار مادة مناسبة للدبوس الذي من الصعب ويمكن أن تصمد أمام درجات الحرارة المرتفعة مقارنة بساعات العمل لزيادة عمر الأداة. في بحثنا، استخدمنا الماس متعدد البلورات لحام الشغل.

طول دبوس وعمق الاختراق هي أيضا العوامل التي يمكن أن تؤثر على التحميل الأقصى في عملية اللحام. وقد أشير إلى أنه سيكون هناك زيادة عمق اختراق أداة وانخفاض طول دبوس، مما أدى إلى أعلى2.

معدل دوران هو عامل مهم يؤدي إلى دبوس الاحتكاك على الشغل لبدء عملية اللحام. ويمكن استخدام سرعة تتراوح بين 300-1000 دورة في الدقيقة للكشف عن درجة حرارة الذروة من حوالي 430 إلى 470 درجة مئوية في منطقة مركز اللحام. بعيدا عن منطقة اللحام، أظهرت منطقة تأثير الحرارة انخفاضا في درجة الحرارة إلى 350 درجة مئوية لسبائك آل (6061Al-T6)30. من مراجع أخرى، يمكن أن تتحول حالة الاحتكاك بسرعة دوران منخفضة مع عصا إلى عصا / زلة في سرعات عالية. معدل دوران هو العامل الرئيسي المؤدي إلى توليد الحرارة اللازمة لتزوير الشغل. في الماضي، ركزت الدراسات على سبائك آل. ومع ذلك، في دراستنا، يتم التركيز على الصلب موانئ دبي. لا توجد قيمة اختبار لتحديد درجة الحرارة. ومع ذلك، استنادا إلى حقيقة أن البنية الدقيقة في خط الوسط أظهرت martensite الحبوب الجميلة، فإنه يمكن استنتاج أن درجة حرارة الركيزة تجاوزت معيار Ac3.

وقد ركزت دراسة الشغل FSSW في الماضي على سبائك الألومنيوم لأن انخفاض درجة حرارة ذوبان في لحام المعادن يؤدي إلى تشوهات وانخفاض القوة التي تتطلب أن تكون ثابتة عن طريق FSSW. منذ تطوير FSSW، تم استخدام مواد مختلفة، بما في ذلك الفولاذ الخفيف. أنواع مختلفة من الصلب موانئ دبي ملحومة مع سبائك آل هي مجالات جديدة للتحقيق. استنادا ً إلى التطبيقات التجارية، يمكن أن يكون FSSW طريقة مفيدة لمختلف سبائك المكونات المستخدمة في الإنتاج الصناعي بسبب الوفورات من حيث الوقت والتكلفة على حد سواء.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.

Acknowledgments

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

Name Company Catalog Number Comments
anvil MIRDC made by MIRDC
DP780 China steel Corporation CSC DP780
stir spot welder machine MIRDC made by MIRDC
tool pin KINIK COMPANY DBN2B005B

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Mazda. 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).
  2. 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).
  3. Iwashita, T. Method and Apparatus for joining. , USA patent US6601751B2 (2003).
  4. Allen, C. D., Arbegast, W. J. Evaluation of Friction Spot Welds in Aluminium Alloys. SAE Technical. , No 2005-2001-1252 (2005).
  5. Feng, Z., et al. Friction Stir Spot Welding of Advanced HighStrength Steels - a Feasibility Study. , SAE 2005 Congress, SAE-International, Detroit, MI, Technical Paper No 2005-2001-1248 (2005).
  6. 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).
  7. Feng, Z., et al. Friction stir spot welding of advanced high-Strength steels-a feasibility study. SAE Technical Paper Series 2005-01-1248. , (2005).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Esther, T. A., Stephen, A. A. Trends in Welding Research 2012: Proceedings of the 9th International Conference. Materials Characterisation of Friction Stir Processed 6082 Aluminum Alloy. DebRoy, T., et al. , ASM Press. Chicago, IL. 548-551 (2012).
  14. 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).
  15. Schultz, R. A. Metallic materials trends for north American light vehicles. , American Iron and Steel Institute. Michigan, US. Power point presentation of great designs in steel seminar (2007).
  16. Horvath, C. Material challenges facing the automotive and steel industries from globalization. , American Iron and Steel Institute, Michigan, USAmerican Iron and Steel Institute. Michigan, US. Power point presentation of great designs in steel seminar (2007).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Ma, C., et al. Microstructure and fracture characteristics of spot-welded DP600 steel. Materials Science and Engineering: A. 485 (1), 334-346 (2008).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Wilson, R. B., Fine, T. E. Fatigue behavior of spot welded high strength joints. SAE Technical Paper Series 1981-02-01. , (1981).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. Tang, W., Guo, X., McClure, J., Murr, L., Nunes, A. C. Heat Input and Temperature Distribution in Friction Stir Welding. 7, (1998).

Tags

هندسة، العدد 150، الاحتكاك اثارة بقعة لحام، متقدمة عالية القوة الصلب، المرحلة المزدوجة 780، اللفة المشتركة، Microstructure، الملكية الميكانيكية
توليد مفاصل اللفة عن طريق الاحتكاك اثارة بقعة لحام على الصلب DP780
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Hsu, T. I., Tsai, M. H. Generating… More

Hsu, T. I., Tsai, M. H. Generating Lap Joints Via Friction Stir Spot Welding on DP780 Steel. J. Vis. Exp. (150), e58633, doi:10.3791/58633 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter