As demandas de redução de peso na indústria automotiva têm gerado um interesse crescente nas articulações de volta e nos aços avançados de alta resistência, ou AHSS. No entanto, as juntas de soldagem spot da AHSS têm desafios para a confiabilidade do processo. Os benefícios da soldagem de ponto de fricção, ou FSSW, em comparação com a soldagem de ponto de resistência são uma menor temperatura de soldagem, sem respingo, e mais estabilidade no processo de fabricação.
Demonstrando o procedimento serão Cheng Chia-Ping e Hsu Hao, estudantes de pós-graduação do meu laboratório. Durante este procedimento use óculos e luvas para evitar contato com respingos ou danos térmicos. Também fique atrás do capô ou do defletor para proteção.
Fabricar todas as juntas usando uma máquina de soldador de fricção. Registo a força z-axial e profundidade de penetração durante cada operação de junção usando o sistema de aquisição de dados incorporados. Defina uma velocidade de rotação do pino de ferramenta de 25.000 RPM, um tempo de solda de pino de ferramenta de quatro segundos e uma taxa de 0,5 milímetros por segundo de pino de ferramenta mergulhar na folha.
Otimize os parâmetros para o operador. A faixa de rotação é de 1.000 a 2.500 RPM. O intervalo do tempo de permanência pode ser de dois a 10 segundos e a taxa de queda pode ser de 0,1 a 0,5 milímetros por segundo.
Antes do processo de soldagem, certifique-se de que não há substratos de impureza contaminando as peças de trabalho. Limpe a superfície da peça de trabalho com tecidos de microfibra de malha para eliminar quaisquer pequenas partículas. Coloque as peças de trabalho DP 780 e aperte as folhas tWo DP 780 com uma sobreposição de 35 milímetros.
Fixar as peças de trabalho limpos em uma bigorna para evitar mudanças. Certifique-se de que o pino está limpo para evitar contaminação por substrato impuro. Use tecidos de microfibra de malha para limpar a superfície do pino da ferramenta.
Para fixar o pino com um grampo na máquina, primeiro parafuso no pino da ferramenta firmemente. Preste atenção ao passo de fixação do pino. Certifique-se de que o pino está bem preso na máquina para evitar perigo.
A ferramenta rotativa é cercada por um anel de fixação não rotativo, com o qual as peças de trabalho são pressionadas firmemente umas contra as outras antes e durante a soldagem, aplicando uma força de fixação. Confirme se o pino de rotação de alta velocidade sem um anel de grampo se solta. Quando o pino da ferramenta for colocado na máquina, certifique-se de que o pino da ferramenta não se separe do grampo durante a rotação por razões de segurança.
O pino da ferramenta usa uma taxa de baixa rotação de 10 a 100 RPM em um minuto. A velocidade pode acelerar de 100 a 1.000 RPM em um minuto. Defina a máquina a uma velocidade de rotação de 3.000 RPM, uma taxa de quatro segundos, e uma taxa de queda de 0,5 milímetros por segundo.
Calibrar o local de soldagem e o produto real. Coloque o pino na máquina de soldador de rebuliço. A distância entre o pino e a peça de trabalho é menor que cinco centímetros para calibrar a localização da articulação.
Depois que o local for confirmado, passe para o processo de soldagem. Inicie o processo de soldagem com a ferramenta sob rotação de alta velocidade para mergulhar o pino da ferramenta na peça de trabalho. O ombro da ferramenta entra em contato com as peças de trabalho, interrompe a rotação e retrai o pino.
Para mergulhar, primeiro ligue o botão de agitação. Quando a máquina aquecer, confirme que o pino da ferramenta está funcionando consistentemente a uma velocidade de rotação de 2.500 RPM. Certifique-se de que o pino da ferramenta está bem fixado sob a rotação de alta velocidade a 2.500 RPM.
O pino mergulha nas peças de trabalho sob uma rotação de alta velocidade e o ombro entra em contato com as peças de trabalho em alta velocidade angular. À medida que o pino de ferramenta mergulhado continua mexendo na peça de trabalho, suavize a interface do pino e do material do calor de atrito para criar o grão. Quando o ombro do pino da ferramenta entrar em contato com a parte superior da peça de trabalho, pare o processo porque a alta rotação do pino da ferramenta pode gerar altas temperaturas.
É importante usar equipamentos de proteção que garantam a segurança operacional. Desenhe o pino da ferramenta na direção vertical. Após o procedimento, o pino cria o ponto de soldagem do orifício da chave na junta da volta.
Observe que a solda de ponto de fricção de atrito pára nesta etapa. Desligue a energia da máquina. Depois que a soldagem estiver concluída, remova as peças de trabalho da bigorna.
Observe as amostras para rachaduras e falta de fusão. Após o procedimento, remova o pino da ferramenta do anel do grampo. O aparecimento do pino da ferramenta é observado e verificado antes da avaliação da propriedade mecânica, conforme descrito no protocolo de texto.
A soldagem de ponto de agitação de atrito cria o orifício chave no centro das folhas DP 780 para criar a junta para duas folhas. A profundidade do orifício da chave é medida desde a parte superior da folha até a superfície inferior do furo chave. Os valores de medição de profundidade da casa são mostrados, para os quais os valores de ajuste são de dois centímetros e os valores reais são de 1,92 a 1,98 centímetros.
Esta imagem mostra a visão geral do orifício chave do ponto de soldagem na folha DP 780. A área analisada continha quatro partes, o metal base, a zona afetada pelo calor, a zona terme mecanicamente afetada e a zona de agitação. A análise da microestrutura metálica base não mostra alteração nas propriedades do material.
A zona afetada pelo calor exibe as ilhas martensitas. As microestruturas da zona termo-mecanicamente afetada perto do buraco-chave são caracterizadas por uma mistura de martensite semelhante a agulha e ferrite acicular fino, enquanto a região de agitação ao redor do buraco-chave revela um martensite de grãos finos e porosidade. A soldagem de ponto de fricção das juntas de volta de solda AHSS tem grande potencial.
Em média, a carroceria de aço convencional de um carro tem mais de 2.000 juntas de volta de solda spot. Após este procedimento, materiais e a geometria de design do pino da ferramenta podem ser realizados para juntas de volta dura. Uma vida mais longa será a demanda deste processo.
