Le richieste di riduzione del peso nell'industria automobilistica hanno generato un crescente interesse per i giunti a giro e gli acciai avanzati ad alta resistenza, o AHSS. Tuttavia, i giunti di saldatura a punti AHSS hanno problemi per l'affidabilità del processo. I vantaggi della saldatura a punti di agitazione a frizione, o FSSW, rispetto alla saldatura a punti di resistenza sono una temperatura di saldatura inferiore, nessun spruzzo e maggiore stabilità nel processo di produzione.
A dimostrare la procedura saranno Cheng Chia-Ping e Hsu Hao, studenti laureati del mio laboratorio. Durante questa procedura indossare occhiali e guanti per prevenire il contatto con gli schizzi o danni da calore. Anche stare dietro il cofano o il deflettori per la protezione.
Produrre tutti i giunti utilizzando una saldatrice a frizione. Registrare la forza assiale z e la profondità di penetrazione durante ogni operazione di giunzione utilizzando il sistema di acquisizione dati incorporato. Impostare una velocità di rotazione del perno dell'utensile di 25.000 giri/min, un tempo di saldatura del perno dell'utensile di quattro secondi e una velocità di 0,5 millimetri al secondo di immersione del perno dell'utensile nel foglio.
Ottimizzare i parametri per l'operatore. L'intervallo della velocità di rotazione è da 1.000 a 2.500 giri/min. L'intervallo del tempo di dimora può variare da due a 10 secondi e la velocità di immersione può essere da 0,1 a 0,5 millimetri al secondo.
Prima del processo di saldatura, assicurarsi che non vi siano substrati di impurità che contaminino i pezzi in 100. Pulire la superficie del pezzo in lavorazione con tessuti in microfibra lavorati a maglia per eliminare eventuali piccole particelle. Posizionare i pezzi DP 780 e bloccare i fogli tWo DP 780 con una sovrapposizione di 35 millimetri.
Fissare i pezzi puliti su un'incudine per evitare lo spostamento. Assicurarsi che il perno sia pulito per prevenire la contaminazione impura del substrato. Utilizzare tessuti in microfibra lavorati a maglia per pulire la superficie del perno dell'utensile.
Per fissare il perno con un morsetto sulla macchina, prima avvitare saldamente il perno dell'utensile. Prestare attenzione alla fase di bloccaggio dei perni. Assicurarsi che il perno sia bloccato saldamente nella macchina per evitare pericoli.
L'utensile rotante è circondato da un anello di bloccaggio non rotante, con il quale i pezzi vengono premuti saldamente l'uno contro l'altro prima e durante la saldatura applicando una forza di bloccaggio. Verificare che il perno di rotazione ad alta velocità senza un anello di morsetto si allenta. Quando il perno dell'utensile è posizionato sulla macchina, assicurarsi che il perno dell'utensile non si separi dal morsetto durante la rotazione per motivi di sicurezza.
Il perno dell'utensile utilizza una bassa velocità di rotazione da 10 a 100 giri/min in un minuto. La velocità può accelerare da 100 a 1.000 giri/min in un minuto. Impostare la macchina su una velocità di rotazione di 3.000 giri/min, un'abitata di quattro secondi e una velocità di immersione di 0,5 millimetri al secondo.
Calibrare la posizione di saldatura e il prodotto reale. Impostare il perno nella saldatrice a punto di agitazione. Lo spazio tra il perno e il pezzo è inferiore a cinque centimetri per calibrare la posizione del giunto.
Dopo che la posizione è stata confermata, passare al processo di saldatura. Iniziare il processo di saldatura con l'utensile in rotazione ad alta velocità per immergere il perno dell'utensile nel pezzo in entrata. La spalla dell'utensile contatta i pezzi, interrompe la rotazione e ritrae il perno.
Per immergersi, prima accendere il pulsante di agitazione. Quando la macchina si riscalda, verificare che il perno dell'utensile sia costantemente operativo a una velocità di rotazione di 2.500 giri/min. Assicurarsi che il perno dell'utensile sia bloccato bene sotto la rotazione ad alta velocità a 2.500 giri/min.
Il perno si tuffa nei pezzi sotto una rotazione ad alta velocità e la spalla contatta i pezzi ad alta velocità angolare. Mentre il perno dell'utensile immerso continua a muoversi nel pezzo in recupero, ammorbidire l'interfaccia del perno e del materiale dal calore di attrito per creare la grana. Quando la spalla del perno dell'utensile entra in contatto con la parte superiore del pezzo in entrata, interrompere il processo perché l'alta rotazione del perno dell'utensile può generare alte temperature.
È importante indossare dispositivi protettivi che garantiscano la sicurezza operativa. Disegnare il perno dell'utensile in direzione verticale. Dopo la procedura, il perno crea il punto di saldatura del foro chiave nel giunto a giro.
Si noti che la saldatura spot di agitazione dell'attrito si ferma in questo passaggio. Spegnere l'alimentazione della macchina. Al termine della saldatura, rimuovere i pezzi dall'incudine.
Osservare i campioni per crepe e mancanza di fusione. Dopo la procedura, rimuovere il perno dell'utensile dall'anello del morsetto. L'aspetto del perno dell'utensile viene osservato e controllato prima della valutazione della proprietà meccanica come descritto nel protocollo di testo.
La saldatura a punti di agitazione dell'attrito crea il foro chiave al centro dei fogli DP 780 per creare il giunto per due fogli. La profondità di rigonfiamento del foro chiave viene misurata dall'alto del foglio alla superficie inferiore del foro chiave. Vengono visualizzati i valori di misurazione della profondità di rigonfiamento, per i quali i valori di impostazione sono di due centimetri e i valori reali sono da 1,92 a 1,98 centimetri.
Questa immagine mostra la vista generale del foro chiave del punto di saldatura nel foglio DP 780. L'area analizzata conteneva quattro parti, il metallo di base, la zona termicamente interessata, la zona termo-meccanicamente interessata e la zona di agitazione. L'analisi della microstruttura del metallo di base non mostra alcun cambiamento nelle proprietà del materiale.
La zona colpita dal calore mostra le isole martensite. Le microstrutture della zona termos-meccanicamente colpita vicino al foro chiave sono caratterizzate da una miscela di martensite aghi e ferrite acicolare fine, mentre la regione di agitazione attorno al foro chiave rivela una martensite e porosità a grana fine. La saldatura a punti di agitazione a frizione dei giunti a giro di saldatura AHSS ha un grande potenziale.
In media, la carrozzeria convenzionale in acciaio di un'auto ha più di 2.000 giunti a giro di saldatura spot. Seguendo questa procedura, i materiali e la geometria di progettazione del perno dell'utensile possono essere eseguiti per giunti a giro duro. Una durata più lunga sarà la richiesta di questo processo.
