Skip to main content
SUPERVISOR
Mohmmad ali Golozar,Morteza Shamanian esfahani
محمدعلی گلعذار (استاد راهنما) مرتضی شمعانیان اصفهانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Arsalan Allahdadian
ارسلان اله دادیان فلاورجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Resistance Spot Welding of Dissimilar DP590 and SPFC440 Steels and Evaluation of Microstructure and Mechanical Properties
The purpose of this study was to investigate the resistance of spot welding to DP590 and SPFC440 steels, optimizing the welding parameters and investigating the microstructure and mechanical properties of the joint. The resistance spot welding process due to its high speed and the ability to produce spot welds automatically becomes the main process in the welding of a car body. DP590 steel with martensitic ferritic microstructure and desirable mechanical properties are among the advanced high strength steels as SPFC440 bonded steel and selected perlitic ferritic microstructure with excellent mechanical properties and formability. The welding current parameters from 8KA to 17KA and welding times equal to 10Cycle, 15Cycle, 20Cycle and 25Cycle were considered as variable and applied electrodes were fixed parameter equal to 6.2KN. The shear tensile test was used to investigate the mechanical properties of the joint and the mechanical properties including strength, elongation and fracture energy of the spot welds were obtained. Structural study of the spot welds was done by stereography as well as light and electron microscopes and a hardness profile was prepared using a micro hardness tester. The effect of welding parameters on the geometry and appearance of the joints as well as their fracture modes were investigated by measuring the diameter of the spot welds and their fracturing. In this study, the microstructure of the weld zone (FZ) was mainly martensitic due to the high cooling rate in this welding process. The microstructure of the heat-affected zones consisted of three zones, in which the transition from weld metal to base metals decreased the size and size of martensites and increased to the base metal phases. The hardness of the weld metal was equal to 560HVN and higher than the base metal hardness and the highest hardness belonged to the coarse-grained heat-affected zone on the base metal DP590 and 612HVN. At low inlet temperatures, interfacial fracture (IF) was observed, and at higher inlet temperatures, pullout fracture (PF), and environmental fractures started from the intracritical heat-affected zone on the SPFC440 base metal, which had the lowest hardness. As the welding current and welding time increased, the mechanical properties and diameter of the spot welds increased, with the highest tensile strength equal to 27800KN and with an increase in the heat input temperature of the melt spraying or extrusion phenomenon. For welding time 20Cycle in 17KA current and for welding time 25Cycle in 16KA current melt spraying and loss of mechanical properties occurred. Finally, due to the diameter of the spot welds, the failure modes, and the mechanical properties of the joints, the permissible welding parameters for DP590 / SPFC440 asymmetric joints were set in the form of a lobe diagram Keywords: Resistance Spot Welding, DP590 Dualphase steel, SPFC440 high strength steel, mechanical properties of spot welding, microstructure of welding zone, heat affected zone
هدف از این پژوهش، جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای نامشابه فولادهای DP590 و SPFC440 ، بهینه‌سازی پارامترهای جوشکاری و بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال بود. فرایند جوشکاری مقاومتی نقطه‌ای به دلیل سرعت‌بالا و قابلیت تولید نقاط جوش به‌صورت خودکار اصلی‌ترین فرآیند در جوشکاری بدنه خودرو به‌حساب می­ آید. فولاد DP590 با ریزساختار فریتی مارتنزیتی و خواص مکانیکی مطلوب که جزء فولادهای استحکام بالای پیشرفته محسوب می‌شود، به‌عنوان یک‌طرف اتصال و فولاد SPFC440 که ریزساختار فریتی پرلیتی همراه با خواص مکانیکی و فرم پذیری عالی دارد، برای طرف دیگر اتصال انتخاب شدند. پارامترهای جریان جوشکاری از KA8 تا KA17 و زمان جوشکاری برابر با Cycle10 و Cycle 15 و Cycle20 و Cycle 25به‌صورت متغیر و نیروی اعمالی الکترودها پارامتر ثابت و برابر با KN6.2 در نظر گرفته شد. به‌منظور بررسی خواص مکانیکی اتصال از آزمون کشش برش استفاده شد و خواص مکانیکی شامل استحکام، ازدیاد طول و انرژی شکست نقاط جوش به دست آمد. برای مطالعه ساختاری نقاط جوش از روش استریوگرافی و همچنین میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی کمک گرفته شد و با استفاده از دستگاه ریز سختی سنجی، پروفیل سختی از اتصال‌ها تهیه گردید. با اندازه‌گیری قطر نقاط جوش و شکست نگاری آن­ها، تأثیر پارامترهای جوشکاری بر روی هندسه و شکل ظاهری اتصال‌ها و همچنین حالت‌های شکست آن‌ها موردبررسی قرار گرفت. در این پژوهش ریزساختار منطقه جوش (FZ) به دلیل سرعت‌بالای سرد شدن در این فرآیند جوشکاری، دارای ساختار عمدتاً مارتنزیتی بود. ریزساختار مناطق متأثر از حرارت شامل سه ناحیه‌ بود که در این نواحی با حرکت از سمت فلز جوش به سمت فلزات پایه از میزان و سایز مارتنزیت­ها کاسته شده و به میزان فازهای فلزات پایه افزوده می‌شد. سختی فلز جوش برابر باHVN 560 و بالاتر از سختی فلزات پایه قرار داشت و بیشترین میزان سختی متعلق به ناحیه متأثر از حرارت درشت ­دانه در سمت فلز پایه DP590 و برابر با HVN612 بود. در حرارت‌های ورودی کم شکست به‌صورت فصل مشترکی (IF) و در حرارت‌های ورودی بالاتر شکست محیطی (PF) مشاهده شد و شکست‌های محیطی از ناحیه متأثر از حرارت درون بحرانی در سمت فلز پایه SPFC440 شروع می‌شد که این ناحیه کمترین سختی را دارا بود. با افزایش جریان و زمان جوشکاری خواص مکانیکی و قطر نقاط جوش افزایش یافتند که بیشترین استحکام کششی برابر با KN27800 و با افزایش بیش‌ازاندازه حرارت ورودی پدیده پاشش یا بیرون‌زدگی مذاب حاصل شد. برای زمان جوشکاری Cycle20 در جریان KA17 و برای زمان جوشکاری Cycle25 در جریان KA16 پاشش مذاب و افت خواص مکانیکی اتفاق افتاد. درنهایت با توجه به قطر نقاط جوش، حالت‌های شکست و خواص مکانیکی اتصال‌ها، حد مجاز پارامترهای جوشکاری برای اتصال نامشابه DP590/SPFC440 در قالب نمودار لوب مطرح شد. کلمات کلیدی: جوشکاری مقاومتی نقطه­ای، فولاد دوفازی DP590، فولاد استحکام بالا SPFC440، خواص مکانیکی نقطه‌جوش‌ها، ریزساختار مناطق جوش، منطقه متأثر از حرارت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی