Las demandas de reducción de peso en la industria automotriz han generado un interés creciente en las juntas de vuelta y los aceros avanzados de alta resistencia, o AHSS. Sin embargo, las juntas de soldadura por puntos AHSS tienen desafíos para la confiabilidad del proceso. Los beneficios de la soldadura por puntos de agitación por fricción, o FSSW, en comparación con la soldadura por puntos de resistencia son una temperatura de soldadura más baja, sin salpicaduras y más estabilidad en el proceso de fabricación.
Demostrando el procedimiento serán Cheng Chia-Ping y Hsu Hao, estudiantes graduados de mi laboratorio. Durante este procedimiento use gafas y guantes para evitar el contacto con salpicaduras o daños por calor. También párese detrás de la capucha o el deflector para protegerse.
Fabricar todas las juntas utilizando una máquina de soldadura de agitación por fricción. Registre la fuerza axial z y la profundidad de penetración durante cada operación de unión utilizando el sistema de adquisición de datos integrado. Establezca una velocidad de rotación del pasador de herramienta de 25.000 RPM, un tiempo de soldadura del pasador de herramienta de cuatro segundos y una velocidad de 0,5 milímetros por segundo de pasador de herramienta se sumergen en la hoja.
Optimice los parámetros para el operador. El rango de la velocidad de rotación es de 1.000 a 2.500 RPM. El rango del tiempo de permanencia puede ser de dos a 10 segundos y la velocidad de inmersión puede ser de 0,1 a 0,5 milímetros por segundo.
Antes del proceso de soldadura, asegúrese de que no haya sustratos de impureza que contaminen las piezas de trabajo. Limpie la superficie de la pieza de trabajo con tejidos de microfibra de punto para eliminar cualquier partícula pequeña. Coloque las piezas de trabajo DP 780 y sujete las láminas tWo DP 780 con una superposición de 35 milímetros.
Fije las piezas de trabajo limpias en un yunque para evitar el cambio. Asegúrese de que el pasador esté limpio para evitar la contaminación impura del sustrato. Utilice tejidos de microfibra de punto para limpiar la superficie del pasador de la herramienta.
Para fijar el pasador con una abrazadera en la máquina, primero atornille firmemente el pasador de la herramienta. Preste atención al paso de sujeción del pasador. Asegúrese de que el pasador esté bien fijado en la máquina para evitar peligros.
La herramienta giratoria está rodeada por un anillo de sujeción no giratorio, con el que las piezas de trabajo se presionan firmemente unas contra otras antes y durante la soldadura mediante la aplicación de una fuerza de sujeción. Confirme que el pasador de rotación de alta velocidad sin un anillo de abrazadera se afloja. Cuando el pasador de la herramienta se coloque en la máquina, asegúrese de que el pasador de la herramienta no se separe de la abrazadera durante la rotación por razones de seguridad.
El pasador de herramienta utiliza una velocidad de rotación baja de 10 a 100 RPM en un minuto. La velocidad puede acelerar de 100 a 1.000 RPM en un minuto. Ajuste la máquina a una velocidad de rotación de 3.000 RPM, una permanencia de cuatro segundos y una velocidad de inmersión de 0,5 milímetros por segundo.
Calibre la ubicación de soldadura y el producto real. Ajuste el pasador en la máquina soldadora de punto de agitación. El espacio entre el pasador y la pieza de trabajo es menor que cinco centímetros para calibrar la ubicación de la junta.
Después de confirmar la ubicación, pase al proceso de soldadura. Comience el proceso de soldadura con la herramienta bajo rotación de alta velocidad para sumergir el pasador de la herramienta en la pieza de trabajo. El arcén de la herramienta entra en contacto con las piezas de trabajo, detiene la rotación y retrae el pasador.
Para hundirse, primero encienda el botón de agitación. Cuando la máquina se caliente, confirme que el pasador de la herramienta funciona constantemente a una velocidad de rotación de 2.500 RPM. Asegúrese de que el pasador de la herramienta esté bien sujeto bajo la rotación de alta velocidad a 2.500 RPM.
El pasador se sumerge en las piezas de trabajo bajo una rotación de alta velocidad y el hombro entra en contacto con las piezas de trabajo a una alta velocidad angular. A medida que el pasador de herramienta sumergido continúa agitando en la pieza de trabajo, ablandar la interfaz del pasador y el material del calor de fricción para crear el grano. Cuando el hombro del pasador de la herramienta entre en contacto con la parte superior de la pieza de trabajo, detenga el proceso porque la alta rotación del pasador de la herramienta puede generar altas temperaturas.
Es importante llevar equipo de protección que garantice la seguridad operativa. Extraiga el pasador de la herramienta en la dirección vertical. Después del procedimiento, el pasador crea el punto de soldadura del agujero clave en la junta de vuelta.
Tenga en cuenta que la soldadura por punto de agitación de fricción se detiene en este paso. Apague la máquina. Una vez finalizada la soldadura, retire las piezas de trabajo del yunque.
Observe las muestras en busca de grietas y falta de fusión. Después del procedimiento, retire el pasador de la herramienta del anillo de sujeción. La apariencia del pasador de herramienta se observa y comprueba antes de la evaluación de propiedades mecánicas como se describe en el protocolo de texto.
La soldadura por punto de agitación por fricción crea el orificio clave en el centro de las hojas DP 780 para crear la unión para dos hojas. La profundidad de permanencia del orificio clave se mide desde la parte superior de la hoja hasta la superficie inferior del agujero clave. Se muestran los valores de medición de profundidad de permanencia, para los que los valores de ajuste son de dos centímetros y los valores reales son de 1,92 a 1,98 centímetros.
Esta imagen muestra la vista general del agujero clave del punto de soldadura en la hoja DP 780. El área analizada contenía cuatro partes, el metal base, la zona afectada por el calor, la zona afectada mecánicamente por termo y la zona de agitación. El análisis de la microestructura de metal base no muestra ningún cambio en las propiedades del material.
La zona afectada por el calor exhibe las islas martensitas. Las microestructuras de la zona termomecánicamente afectada cerca del orificio clave se caracterizan por una mezcla de martensita similar a una aguja y ferrita acicular fina, mientras que la región de agitación alrededor del agujero clave revela una martensita de grano fino y porosidad. La soldadura por puntos de agitación por fricción de juntas de vuelta de soldadura AHSS tiene un gran potencial.
En promedio, la carrocería de acero convencional de un automóvil tiene más de 2.000 juntas de vuelta de soldadura por puntos. Siguiendo este procedimiento, los materiales y la geometría de diseño del pasador de herramienta se pueden realizar para juntas de vuelta duras. Una vida útil más larga será la demanda de este proceso.
