DP780 स्टील पर पैदा गोद जोड़ों वाया घर्षण स्टर स्पॉट वेल्डिंग

Engineering

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Summary

यहाँ, हम दोहरी चरण 780 इस्पात पर एक घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग (FSSW) प्रोटोकॉल पेश करते हैं. उच्च गति रोटेशन के साथ एक उपकरण पिन सामग्री नरम करने के लिए घर्षण से गर्मी उत्पन्न करता है, और फिर, पिन गोद संयुक्त बनाने के लिए 2 शीट जोड़ों में उतरता है।

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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).

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Abstract

घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग (FSSW), घर्षण हलचल वेल्डिंग के व्युत्पन्न (FSW), एक ठोस राज्य वेल्डिंग तकनीक है कि 1991 में विकसित किया गया है. एक उद्योग आवेदन एल्यूमीनियम मिश्र धातु है कि ऑटोमोबाइल के पीछे के दरवाजे में इस्तेमाल किया गया था के लिए 2003 में मोटर वाहन उद्योग में पाया गया था. घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग ज्यादातर अल मिश्र में उपयोग किया जाता है गोद जोड़ों बनाने के लिए. घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग के लाभों में शामिल हैं एक लगभग 80% पिघलने तापमान है कि प्रतिरोध स्थान वेल्डिंग की तुलना में splashing के बिना थर्मल विरूपण welds कम करती है. घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग 3 कदम शामिल हैं: plunging, सरगर्मी, और वापसी. वर्तमान अध्ययन में, उच्च शक्ति इस्पात सहित अन्य सामग्री भी जोड़ों बनाने के लिए घर्षण हलचल वेल्डिंग विधि में उपयोग किया जाता है। DP780, जिसका पारंपरिक वेल्डिंग प्रक्रिया प्रतिरोध स्पॉट वेल्डिंग का उपयोग शामिल है, कई उच्च शक्ति इस्पात मोटर वाहन उद्योग में इस्तेमाल सामग्री में से एक है. इस कागज में, DP780 घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग के लिए इस्तेमाल किया गया था, और इसकी microstructure और microhardness मापा गया. माइक्रोस्ट्रक्चर डेटा से पता चला कि वहाँ ठीक अनाज और द्वीप martensite के साथ एक गर्मी प्रभाव क्षेत्र के साथ एक संलयन क्षेत्र था. microhardness परिणाम संकेत दिया है कि केंद्र क्षेत्र आधार धातु के साथ तुलना में कठोरता का एक बड़ा डिग्री का प्रदर्शन किया. सभी डेटा संकेत दिया है कि घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग दोहरी चरण इस्पात 780 में इस्तेमाल किया एक अच्छा गोद संयुक्त बना सकते हैं. भविष्य में, घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग औद्योगिक विनिर्माण प्रक्रियाओं में लागू उच्च शक्ति इस्पात वेल्डिंग में इस्तेमाल किया जा सकता है।

Introduction

घर्षण हलचल वेल्डिंग (FSW) पहली बार 1991 में TWI, Abington, ब्रिटेन1में सूचित किया गया था. 2003 में, Piccini और Svoboda वाणिज्यिक ऑटोमोबाइल विनिर्माण प्रक्रियाओं2में उपयोग के लिए घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग (FSSW) बुलाया FSW के लाभको बढ़ाने के लिए एक बेहतर तरीका निर्धारित किया. FSSW विधि कोई थोक क्षेत्र पिघलने के साथ एक जगह गोद संयुक्त बनाने शामिल है. FSSW के उपयोग के लिए सबसे महत्वपूर्ण विकास एल्यूमीनियम मिश्र में किया गया है के रूप में अल मिश्र उच्च तापमान की स्थिति के तहत वेल्डिंग प्रक्रिया में विकृत. पहला सफल उदाहरण मोटर वाहन उद्योग में था, जहां FSSW माज़दा के RX-8 1,3,4के पूरे पिछले दरवाजे के निर्माण में इस्तेमाल किया गया था.

इस बीच, उच्च शक्ति इस्पात कार शरीर के प्रमुख सामग्री है, विशेष रूप से दोहरी चरण इस्पात. साहित्य इंगित करता है कि FSSW के साथ उत्पादित DP600 आधार धातु के रूप में एक ही गुण हो सकता है, जहां सभी वेल्डिंग क्षेत्रों समान microstructures और कठोरता की डिग्री5है. हलचल क्षेत्र (एसजेड), थर्मस-यांत्रिक रूप से प्रभावित क्षेत्र (टीएमएजेड) के अपने सूक्ष्म संरचना पर डीपी स्टील के उपयोग के लिए एफएसएसडब्ल्यू तरीकों और डीपी 590 और डीपी 600 स्टील के विफलता मॉडल का कुछ शोधकर्ताओं द्वारा अध्ययन किया गया है। उन्होंने डीपी 590 की सूक्ष्म संरचना (फेरी, बैनाइट और मार्टेनसाइट) की संगति में अंतर देखा और विभिन्न रोटेशन गति6,7,8,9,10पर डीपी 600 स्टील की गति देखी . कुछ शोधकर्ताओं ने डी पी 780 स्टील8,9के लिए एफएसडब्ल्यू और आरएसडब्ल्यू का तुलनात्मक अध्ययन किया . उन्होंने बताया कि अब समय में शामिल होने और उच्च उपकरण रोटेशन गति सभी डुबकी के लिए एक वृद्धि हुई संबंध क्षेत्र में हुई, जो एक उच्च कतरनी बल के लिए नेतृत्व किया और interfacial से मोड स्थानांतरित करने के लिए बाहर खींच. उन्होंने यह भी निष्कर्ष निकाला कि FSSW RSW की तुलना में एक उच्च शक्ति थी. FSSW प्रक्रिया 3 कदम शामिल हैं: plunging, सरगर्मी, और वापसी. पहला कदम गोद संयुक्त की चादर के करीब एक रोटेशन उपकरण पिन के साथ गिर रहा है और शीट में खामियों को दूर किया। FSSW प्रक्रिया में घूर्णन उपकरण कंधे घर्षण गर्मी उत्पन्न कर सकते हैं. दूसरे चरण में, गर्मी शीट नरम और शीट में उपकरण पिन के plugging की सुविधा कर सकते हैं, साथ ही सामग्री में रहने के लिए दो workpieces एक साथ हलचल और पिन क्षेत्र के आसपास मिश्रण. अंत में, workpieces पर उपकरण कंधे प्रेस से दबाव संबंध बढ़ा सकते हैं. वेल्डिंग प्रक्रिया के बाद, पिन keyhole से वापस लिया जा सकता है. RSW के साथ तुलना में FSSW के लाभ एक कम वेल्डिंग तापमान, कोई splashing, और विनिर्माण प्रक्रिया में अधिक स्थिरता हैं.

हालांकि उन्नत उच्च शक्ति स्टील्स (AHSS) के FSSW पर अध्ययन विभिन्न शोधकर्ताओं द्वारा सूचित किया गया है, DP590, DP600 के FSSW पर अध्ययन, और DP780 microstructure पर ध्यान केंद्रित किया है और यांत्रिक और विफलता मॉडल पर विभिन्न प्रक्रिया का उपयोग कर पैरामीटर. वर्तमान अध्ययन में, डी पी 780 इस्पात के एफएसडब्ल्यू पर विचार किया गया था। FSSW प्रक्रिया के प्रोटोकॉल विस्तार से रिपोर्ट किया गया था, और हलचल क्षेत्र में व्यक्तिगत कठोरता, thermos-यांत्रिक रूप से प्रभावित क्षेत्र, और गर्मी प्रभावित क्षेत्र, साथ ही आधार धातु मापा microhardness के आधार पर मूल्यांकन किया गया.

लगातार वृद्धि और मोटर वाहन और एयरोस्पेस उद्योगों में वजन में कमी के लिए भारी मांग के साथ, मोटर वाहन उद्योग AHSS और गोद जोड़ों में बढ़ती रुचि दिखाई है. उदाहरण के लिए, एक कार के पारंपरिक इस्पात शरीर, औसत पर, 2,000 से अधिक हाजिर वेल्ड गोद जोड़ों11है. वहाँ गोद जोड़ों के लिए 3 आम वेल्डिंग प्रक्रियाओं प्रतिरोध स्पॉट वेल्डिंग, लेजर स्पॉट वेल्डिंग, और घर्षण स्थान वेल्डिंग12सहित उद्योग में इस्तेमाल किया, कर रहे हैं. वजन कम करने के लिए एक तरीका उन्नत उच्च शक्ति स्टील्स (AHSS) का उपयोग करके है. सबसे लोकप्रिय सामग्री दोहरे चरण और परिवर्तन प्रेरित plasticity (TRIP) स्टील्स, जो तेजी से मोटर वाहन उद्योग में इस्तेमाल किया जा रहा है13,14,15,16. क्योंकि मोटर वाहन उद्योग एक कम वाहन वजन के तहत बेहतर ईंधन की खपत और दुर्घटना ऊर्जा अवशोषण के कारण शक्ति मानकों में वृद्धि हुई है, विभिन्न सामग्रियों और वेल्डिंग प्रक्रियाओं का उपयोग एक महत्वपूर्ण मुद्दा बनता जा रहा है.

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Protocol

1. सामग्री तैयार करना

नोट: मशीन 1.6 मिमी मोटी DP780 शीट में 40 मिमी x 125 मिमी कूपन. एफएसडब्ल्यू जोड़ों को यांत्रिक परीक्षणों के लिए गोद कतरनी नमूनों के रूप में डिजाइन किया गया है। RSW मानक NF ISO 18278-2 के बाद 40 मिमी द्वारा एक 35 मिमी द्वारा 40 मिमी द्वारा दो 125 मिमी में शामिल हों; 2005. एक छोटा शंकु कंधे के साथ एक ज्यामिति डिजाइन बहुक्रिस्टलीय हीरा उपकरण. ज्यामिति डिजाइन चित्र 1कमें दिखाया गया है। पिन का व्यास 5 मिमी है; लंबाई 2.5 मिमी है, और कंधे की चौड़ाई 10 मिमी है। वास्तविक उपकरण पिन चित्र 1bमें दिखाया गया है।

  1. सुरक्षा दिशानिर्देश
    1. इस तरह के एक हुड या चकरा, काले चश्मे, और सुरक्षा के लिए दस्ताने के रूप में उपकरणों का प्रयोग करें।
    2. हुड या चकरा के पीछे खड़े हो जाओ. छप संपर्क या गर्मी क्षति को रोकने के लिए काले चश्मे और दस्ताने पहनें।
  2. FSSW मशीन सेटिंग
    1. एक MIRDC बनाया घर्षण हलचल वेल्डर मशीन का उपयोग कर सभी जोड़ों का निर्माण।
    2. एम्बेडेड डेटा अधिग्रहण (DAQ) प्रणाली का उपयोग कर प्रत्येक में शामिल होने के आपरेशन के दौरान जेड अक्षीय बल और प्रवेश गहराई रिकॉर्ड.
  3. पैरामीटर सेटिंग्स
    1. इस अध्ययन में, निम्नलिखित मापदंडों का उपयोग करें: 2,500 आरपीएम की एक उपकरण पिन रोटेशन गति, 4 उपकरण पिन के रहने का समय, और एक दर पीएफ 0.5 मिमी /
    2. ऑपरेटर के लिए पैरामीटर ऑप्टिमाइज़ करें। घूर्णन गति की सीमा 1,000- 2,500 आरपीएम है। रहने के समय की सीमा 2-10 s से हो सकता है, और डुबकी दर 0.1-0.5 मिमी /

2. प्रक्रिया

नोट: कार्य स्थान चित्र 2में दिखाया गया है। सभी विनिर्माण प्रक्रियाएं कार्य स्थान में पूरी हो जाती हैं। प्रक्रिया से पहले, वेल्डिंग प्रक्रिया दृश्यों उपकरण rotations और प्रवेश गहराई का एक संयोजन के शामिल हैं, साथ ही preheating सहित दृश्यों की एक श्रृंखला, plunging, आवास, वापस लेने, और बाद हीटिंग. सभी चरण कार्य फ़्लोचार्ट के रूप में चित्र 3 में दिखाए जाते हैं.

  1. DP780 वर्कपीस तैयारी
    1. वेल्डिंग प्रक्रिया से पहले, सुनिश्चित करें कि कोई अशुद्धता workpieces दूषित कर रहे हैं. किसी भी छोटे कणों को खत्म करने के लिए वर्कपीस की सतह को पोंछने के लिए बुना हुआ माइक्रो-फाइबर कपड़े का उपयोग करें।
  2. DP780 workpiece प्लेस, और दबाना 2 DP780 चादरें (आकार: 125 मिमी x 40 मिमी) 35 मिमी के एक ओवरलैप के साथ. स्थानांतरण को रोकने के लिए एक बुराई पर साफ workpieces फिक्स.
  3. सुनिश्चित करें कि पिन अशुद्ध सब्सट्रेट संदूषण को रोकने के लिए साफ है। छोटे कणों को खत्म करने के लिए उपकरण पिन की सतह को पोंछने के लिए बुना हुआ माइक्रोफाइबर कपड़े का उपयोग करें।
  4. मशीन पर एक दबाना के साथ पिन को ठीक करें।
    1. उपकरण पिन clamping के लिए कसकर फिर से कसकर पर पेंच.
    2. पिन clamping कदम पर ध्यान देना. सुनिश्चित करें कि पिन खतरे से बचने के लिए मशीन में तंग clamped है। घूर्णन उपकरण एक nonrotating clamping अंगूठी जिसके साथ workpieces मजबूती से पहले और एक clamping बल लागू करने से वेल्डिंग के दौरान एक दूसरे के खिलाफ दबाया जाता है से घिरा हुआ है. चित्र 3a में दिखाया गया चित्रण उपकरण पिन को ठीक करने के लिए उपयोग किए गए क्लैम्प रिंग को नोट करता है. इस चरण के बाद, उत्पादन flowchart में दिखाया गया है।
    3. सुरक्षा सुनिश्चित करें।
    4. पुष्टि करें कि एक दबाना अंगूठी के बिना उच्च गति रोटेशन पिन ढीला. जब उपकरण पिन मशीन पर रखा जाता है, तो सुनिश्चित करें कि सुरक्षा कारणों के लिए रोटेशन के दौरान उपकरण पिन क्लैम्प से अलग नहीं होता है। उपकरण पिन 1 मिनट में 10 से 100 आरपीएम तक कम रोटेशन दर का उपयोग करता है। गति 1 मिनट के भीतर 100 से 1,000 आरपीएम तक गति कर सकती है (चित्र 3ब) ।
  5. मशीन सेटिंग्स
    1. निम्नलिखित पैरामीटरों का उपयोग करें: 3,000 आरपीएम की घूर्णी गति, 4 s का निवास, और 0.5 मिमी/s की डुबकी दर (चित्र 3c)।
  6. वेल्डिंग स्थान का कैलिब्रेट करें (चित्र 3डी तथा वास्तविक उत्पाद चित्र 4कमें दिखाया गया है )।
    1. हलचल हाजिर वेल्डर मशीन में पिन सेट करें। पिन और वर्कपीस के बीच का अंतर संयुक्त स्थान को जांचने के लिए 5 सेमी से छोटा होता है। स्थान की पुष्टि के बाद, वेल्डिंग प्रक्रिया पर चलते हैं.
  7. वेल्डिंग के दौरान, चोट से बचने के लिए काले चश्मे और दस्ताने पहनते हैं।
    1. workpiece में उपकरण पिन डुबकी करने के लिए उच्च गति रोटेशन के तहत उपकरण के साथ वेल्डिंग प्रक्रिया शुरू करो. उपकरण कंधे workpieces संपर्क और रोटेशन बंद हो जाता है और पिन retracts.
  8. डूबनेवाला
    1. हलचल बटन चालू करें. जब मशीन warms, पुष्टि करें कि उपकरण पिन लगातार एक 2,500 rpm रोटेशन गति पर काम कर रहा है. सुनिश्चित करें कि उपकरण पिन 2,500 आरपीएम पर उच्च गति रोटेशन के तहत अच्छी तरह से clamped है। पिन एक उच्च गति रोटेशन के तहत workpieces में उतरता है और कंधे एक उच्च कोणीय गति से workpieces संपर्क (चित्र 3e) . वास्तविक उत्पाद चित्र 4bमें दिखाया गया है।
  9. भावप्रवण
    1. के रूप में डूब उपकरण पिन workpiece में सरगर्मी जारी है, पिन के इंटरफेस नरम और घर्षण गर्मी से सामग्री अनाज बनाने के लिए. जब उपकरण पिन के कंधे workpiece के शीर्ष के साथ संपर्क में आता है, प्रक्रिया बंद करो क्योंकि उपकरण पिन के उच्च रोटेशन उच्च तापमान उत्पन्न कर सकते हैं. सुरक्षात्मक गियर पहनना महत्वपूर्ण है जो परिचालन सुरक्षा सुनिश्चित करता है (चित्र 3fदेखें.) वास्तविक उत्पाद चित्र 4cमें दिखाया गया है।
  10. वापस लेने
    1. अनुलंब दिशा में उपकरण पिन बाहर ड्रा. प्रक्रिया के बाद, पिन गोद संयुक्त में कुंजी छेद वेल्डिंग स्थान बनाता है. ध्यान दीजिए कि घर्षण हलचल स्पॉट वेल्ड इस चरण में रुक जाता है (चित्र 3ह) । वास्तविक उत्पाद चित्र 4eमें दिखाया गया है।
  11. workpieces निकालें.
    1. मशीन पावर बंद करें.
    2. वेल्डिंग समाप्त होने के बाद, anvil से workpieces हटा दें. दरारें और संलयन की कमी के लिए नमूनों का निरीक्षण करें।
    3. उपकरण पिन निकालें.
    4. प्रक्रिया के बाद, दबाना अंगूठी से उपकरण पिन निकालें। उपकरण पिन का प्रकटन देखा और जाँचा जाता है (चित्र 5) .

3. यांत्रिक संपत्ति मूल्यांकन

  1. एफएसएसएडब्ल्यू वेल्ड्स की माइक्रोस्कोपी परीक्षा (चित्र 3ह)
    1. सूक्ष्म नमूना तैयारी
    2. एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप छवि और एक माध्यमिक इलेक्ट्रॉन छवि विश्लेषण का उपयोग कर बंधुआ क्षेत्र के पार अनुभागीय क्षेत्र को मापने. 200 से 2,000 तक के एक धैर्य आकार के साथ जमीन सिलिकॉन कार्बाइड कागज का उपयोग कर सूक्ष्म नमूने तैयार 200 और अनुक्रम में वृद्धि के साथ शुरू. कमरे के तापमान पर 7-10 s के लिए एक 4% nital समाधान के साथ 0.03% एल्यूमिना और etch के साथ नमूने पॉलिश.
    3. माइक्रोस्कोपी अवलोकन
    4. ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करmicrostructures का निरीक्षण करें और विशेषता. 20 केवी की वोल्टता तथा 10 उ की कार्य दूरी का उपयोग कीजिए। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी से, किसी भी छोटे दरार लाइन या एक संलयन क्षेत्र की कमी निर्धारित किया जा सकता है। मार्टेनसाइट और ऑस्टेनाइट वितरण और अनाज के आकार का विश्लेषण करने के लिए स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी का उपयोग करें।
  2. माइक्रोहार्डनेस
    1. माइक्रोहार्डनेस प्रयोगों को 3 से अधिक बार सत्यापित करें। मान मानक विचलन को स्पष्ट रूप से दर्शाने के लिए बहुत छोटे थे.
    2. एक 300 ग्राम परीक्षण लोड नमूना और प्रति परीक्षण 0.5 मिमी के साथ विकर्स हीरा indenter दबाएँ.
    3. एक 300 ग्राम लोड और 15 s के एक होल्डिंग समय के साथ एक microhardness परीक्षण मशीन का उपयोग कर DP780 स्टील शीट के microhardness परीक्षण का संचालन. microhardness परीक्षण कठोरता वितरण और हलचल क्षेत्र में व्यक्तिगत कठोरता मूल्यों से पता चला, thermomechanical प्रभावित क्षेत्र, गर्मी प्रभावित क्षेत्र, और welds के आधार धातु में.

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Representative Results

चित्र 3 में एक आरेख है जो यह दर्शाता है कि घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग प्रक्रिया में 3 भाग होते हैं - गिर (चित्र 3प), सरगर्मी (चित्र 3च) और वापस लेना (चित्र 3ह) . हमारे शोध में, वेल्डिंग स्थान उत्पन्न किया जा सकता है. प्रवेश गहराई एक कारक है कि मूल्यांकन किया गया है. चित्र 6कमें, FSSW 2 पत्रकों के लिए संयुक्त बनाने के लिए केंद्र में कुंजीछिद्र बनाता है. कीहोल की माप गहराई शीट के ऊपर से कीहोल तल की सतह तक है (चित्र 6ब) । माप मान चित्र 6cमें दिखाए गए हैं, जिसके लिए सेटिंग मान 2 बउ हैं और वास्तविक मान 1.92 से 1.98 बउ हैं. चित्र7में, छवि DP780 शीट में वेल्डिंग स्थान की कुंजी छेद समग्र दृश्य से पता चलता है. आधार धातु सूक्ष्म संरचना के विश्लेषण से एक फेराइट मैट्रिक्स में मार्टेनसाइट द्वीपों को दिखाया गया (चित्र 8क) । कीहोल के पास टीएमएजेड की सूक्ष्म संरचना सुई की तरह मार्टेनसाइट और महीन एकासीफेराइट का मिश्रण दिखाती है (चित्र 8ख,)। कीहोल के चारों ओर हलचल क्षेत्र से एक महीन अनाज मार्टेनसाइट और पोर्सिटी का पता चला (चित्र 8 डी) .

Hsu एट अल25 मूल सामग्री संपत्ति के साथ तुलना में एक आधार धातु की कठोरता का अध्ययन किया. एचएजेड अंतर-महत्वपूर्ण क्षेत्र में, कठोरता मान लगभग 310 से 330 Hv की श्रेणी में पाया गया। टीएमएजे की कठोरता लगभग 360 एचवी थी। घर्षण हलचल स्पॉट welds के हलचल क्षेत्र में कठोरता अन्य क्षेत्रों की तुलना में काफी अधिक है; मान 370 Hv पाया गया (चित्र 9, Hsu एट अल से संशोधित25). यदि वेल्डिंग प्रक्रिया सफल नहीं है, वहाँ कुछ दरारें और वेल्ड क्षेत्र में संलयन की कमी होगी.

Figure 1
चित्र 1. उपकरण पिन का आरेख.
(क) उपकरण पिन का आकार और ज्यामिति () वास्तविक उपकरण पिन कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें।

Figure 2
चित्र 2. कार्य स्थान प्रदर्शित करने के लिए एक आरेख. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्र 3. घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग प्रक्रिया को समझाने के लिए एक फ़्लोचार्ट।
() क्लैम्प पिन () सुरक्षा की पुष्टि () मशीन सेटिंग की पुष्टि () अंशांकन () () सरगर्मी() जोड़ों के यांत्रिक गुणों का सत्यापन कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्र 4. वेल्डिंग प्रक्रिया. () अंशांकन () गिर () सरगर्मी () वापस लेने के लिए कृपया इस आकृति का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्र 5. प्रयुक्त पिन दर्शाने वाला आरेख. पिन उच्च तापमान पर खपत कर रहे हैं. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 6
चित्र 6. सेटिंग्स की तुलना का उपयोग कर रहने की गहराई की पुष्टि.
(क) FSSW का मैक्रो दृश्य कुंजीछिद्र बना रहा है। (ख) एक आरेख जिसमें गहराई को मापा जाता है () निवास गहराई 2 बउ पर सेट की जाती है। वास्तविक माप मान 1.92 से 1.98 cm तक होते हैं. कृपया इस आकृति का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 7
चित्र 7. घर्षण हलचल स्पॉट वेल्डिंग के एक समग्र दृश्य. विश्लेषण क्षेत्र 4 भागों निहित: (मैं) आधार धातु (II) हाज़ (III) TMaz, और (IV) हलचल क्षेत्र. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 8
चित्र 8. FSSW का उपयोग करके बनाई गई संयुक्त की सूक्ष्म संरचना संरचना। (अ) आधार धातु: workpieces के आधार धातु डी पी 780 चादरें के शामिल है. आधार धातु सामग्री गुणों में कोई परिवर्तन नहीं दिखाता है () हाज़: गर्मी हस्तांतरण के साथ वेल्डिंग साइट के आसपास थर्मल चक्र. हाज़ क्षेत्र मार्टेन्साइट द्वीपों को दर्शाता है। (ग) टीएमएजे: हलचल क्षेत्र के चारों ओर थर्मोमैकेनिकल रूप से प्रभावित क्षेत्र। सुई की तरह मार्टेनसाइट और ठीक acicular फेराइट TMaz क्षेत्र में दिखाया गया है. (घ) स्टर जोन: पुनर्क्रिस्टलीकरण अनाज के गठन के साथ वेल्डिंग प्रक्रिया में बनाया गया पिन होल। 10 डिग्री मीटर से छोटा महीन अनाज हलचल क्षेत्र में दिखाई दिया। कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 9
चित्र 9. 300 ग्राम के लोडिंग वजन के साथ विकर्स टेस्ट मशीन का उपयोग करके जांच किए गए वर्कपीस के माइक्रोहार्डनेस मूल्यों को 15 एस के लिए आयोजित किया गया था। यह आंकड़ा Hsu एट अल25से संशोधित किया गया था. कृपया इस चित्र का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

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Discussion

एफएसएसडब्ल्यू प्रक्रिया के दौरान अवपातन चरण सबसे महत्वपूर्ण है। वर्कपीस को नरम करने के लिए पिन के कंधे से आने वाली पर्याप्त घर्षण गर्मी के बिना, पिन फ्रैक्चर हो जाएगा। उपकरण ज्यामिति, रोटेशन गति, रहने का समय है, और FSSW प्रक्रिया के उपकरण प्रवेश गहराई26 मापदंडों संयुक्त अखंडता का निर्धारण करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं. TPD और उपकरण ज्यामिति27 विशेष रूप से weldability पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है और संयुक्त गुण की सूचना दी गई थी.

पिन की ज्यामिति बेलनाकार, हूरल, एमएक्स Triflute, Flared-Triflute, ए-स्कू, और फिर से हलचल TWI28द्वारा डिजाइन किए गए थे। वे बट वेल्डिंग के लिए उपयुक्त हैं, लेकिन गोद वेल्डिंग के लिए नहीं क्योंकि उपकरण गति और वेल्डिंग टोक़ तीव्र सरगर्मी की वजह से traversing बल द्वारा कम किया जा सकता है. Flared-Triflute, ए-स्केओ, और फिर से हलचल उपकरण पिन गोद वेल्डिंग के लिए उपयुक्त हैं; डिजाइन का उद्देश्य एक व्यापक काम गोद संयुक्त29के रूप में हलचल क्षेत्र का विस्तार करने के लिए पिन की बह मात्रा को बढ़ाने के लिए है . इस बीच, FSSW के दौरान, घर्षण घूर्णन उपकरण और काम टुकड़ा के इंटरफेस पर गर्मी उत्पन्न करता है. उपकरण ज्यामिति और FSSW पैरामीटर FSSW welds4की ताकत को प्रभावित करते हैं. उपकरण कंधे और पिन FSSW उपकरण5के मुख्य भागों रहे हैं. पिन घर्षण गर्मी उत्पन्न करता है, इसके चारों ओर सामग्री को विकृत करता है, और गर्म सामग्री6हिलाता है। आकार7, कोण8, धागा अभिविन्यास9, लंबाई10 और पिन के प्रोफ़ाइल11 डली गठन पर निर्भर करता है. इस बीच उपकरण कंधे FSSW प्रक्रिया के दौरान गर्मी उत्पन्न करता है, गर्म सामग्री forges, सामग्री निष्कासन रोकता है, और उपकरण12के आसपास सामग्री आंदोलन की सहायता करता है. कंधों का आकार और संहार घर्षण हलचल स्थल वेल्डिंग13में भी महत्वपूर्ण कारक हैं .

पिन सामग्री निम्नलिखित घटकों के शामिल हैं: 12% Cr स्टील, कम कार्बन स्टील, मो और डब्ल्यू मिश्र धातु, डब्ल्यू मिश्र धातु, पॉलीक्रिस्टली घन बोरोन नाइट्राइड (PCBN), और पॉलीक्रिस्टली घन बोरोन. क्योंकि उपकरण पहनने वेल्डिंग के प्रारंभिक चरण में plunging अवधि में हुई, उपकरण विरूपण और मलाई पहनने के उपकरण में पाया जा सकता है. इस समस्या को कठिन है और उपकरण जीवनकाल बढ़ाने के लिए workpieces की तुलना में ऊंचा तापमान का सामना कर सकते हैं कि पिन के लिए एक उपयुक्त सामग्री का चयन करके हल किया जा सकता है. हमारे शोध में, हम polyक्रिस्टल हीरे का इस्तेमाल किया workpiece वेल्ड.

पिन लंबाई और प्रवेश गहराई भी कारक है कि वेल्डिंग की प्रक्रिया में अधिकतम लोड हो रहा है प्रभावित कर सकते हैं. यह संकेत दिया गया है कि वहाँ एक वृद्धि उपकरण प्रवेश गहराई और पिन लंबाई में कमी होगी, एक उच्च2में जिसके परिणामस्वरूप.

रोटेशन दर एक महत्वपूर्ण कारक है कि workpieces पर पिन घर्षण की ओर जाता है वेल्डिंग प्रक्रिया शुरू करने के लिए है. वेल्डिंग केंद्र क्षेत्र में लगभग 430 से 470 डिग्री सेल्सियस तक के शिखर तापमान का पता लगाने के लिए 300-1,000 आरपीएम से लेकर गति का उपयोग किया जा सकता है। वेल्डिंग क्षेत्र से दूर, गर्मी प्रभाव क्षेत्र अल मिश्र धातु (6061Al-T6)30के लिए तापमान में 350 डिग्री सेल्सियस की कमी का प्रदर्शन किया। अन्य संदर्भों से, एक छड़ी के साथ एक कम रोटेशन गति पर घर्षण स्थिति उच्च गति पर एक छड़ी / पर्ची को बदल सकते हैं। रोटेशन दर workpiece बनाने के लिए आवश्यक गर्मी की पीढ़ी के लिए अग्रणी महत्वपूर्ण कारक है. अतीत में, अध्ययन अल मिश्र धातु पर ध्यान केंद्रित किया गया है. तथापि, हमारे अध्ययन में, ध्यान डीपी स्टील पर है। तापमान की पहचान करने के लिए कोई परीक्षण मान नहीं है। हालांकि, इस तथ्य के आधार पर कि केंद्र रेखा पर सूक्ष्म संरचना ठीक अनाज मार्टनसाइट का प्रदर्शन किया, यह अनुमान लगाया जा सकता है कि सब्सट्रेट तापमान Ac3 मानक से अधिक हो गया है।

अतीत में FSSW workpieces के अध्ययन एल्यूमीनियम मिश्र पर ध्यान केंद्रित किया है क्योंकि धातु वेल्डिंग में कम पिघलने तापमान विकृति और कम शक्ति है कि FSSW के माध्यम से तय किया जा रहा आवश्यकता की ओर जाता है. FSSW विकसित किया गया था के बाद से, विभिन्न सामग्री हल्के स्टील सहित इस्तेमाल किया गया है. अल मिश्र के साथ वेल्डेड डीपी स्टील के विभिन्न प्रकार की जांच के लिए नए क्षेत्रों रहे हैं. वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के आधार पर, FSSW दोनों समय और लागत के मामले में बचत के कारण औद्योगिक उत्पादन में इस्तेमाल विभिन्न घटक मिश्र के लिए एक उपयोगी तरीका हो सकता है.

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Disclosures

लेखकों को खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

हम सामग्री सहायता के लिए चीन-स्टील कंपनी में डॉ के सी यांग को धन्यवाद देते हैं और प्रयोगात्मक एफएसएसडब्ल्यू के साथ सहायता के लिए एमआईडीसी में श्री एल डी वांग, सी के वांग, और बी वाई होंग के प्रति आभार व्यक्त करना चाहते हैं। इस शोध धातु उद्योग अनुसंधान और विकास केंद्र, Kaohsiung, ताइवान, आरओसी द्वारा समर्थित किया गया था.

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

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References

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