Skip to main content
SUPERVISOR
Mohmmad ali Golozar,Morteza Shamanian esfahani
محمدعلي گلعذار (استاد راهنما) مرتضي شمعانيان اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Arsalan Allahdadian
ارسلان اله داديان فلاورجاني

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
چکيده هدف از اين پژوهش، جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي نامشابه فولادهاي DP590 و SPFC440 ، بهينه‌سازي پارامترهاي جوشکاري و بررسي ريزساختار و خواص مکانيکي اتصال بود. فرايند جوشکاري مقاومتي نقطه‌اي به دليل سرعت‌بالا و قابليت توليد نقاط جوش به‌صورت خودکار اصلي‌ترين فرآيند در جوشکاري بدنه خودرو به‌حساب مي­ آيد. فولاد DP590 با ريزساختار فريتي مارتنزيتي و خواص مکانيکي مطلوب که جزء فولادهاي استحکام بالاي پيشرفته محسوب مي‌شود، به‌عنوان يک‌طرف اتصال و فولاد SPFC440 که ريزساختار فريتي پرليتي همراه با خواص مکانيکي و فرم پذيري عالي دارد، براي طرف ديگر اتصال انتخاب شدند. پارامترهاي جريان جوشکاري از KA8 تا KA17 و زمان جوشکاري برابر با Cycle10 و Cycle 15 و Cycle20 و Cycle 25به‌صورت متغير و نيروي اعمالي الکترودها پارامتر ثابت و برابر با KN6.2 در نظر گرفته شد. به‌منظور بررسي خواص مکانيکي اتصال از آزمون کشش برش استفاده شد و خواص مکانيکي شامل استحکام، ازدياد طول و انرژي شکست نقاط جوش به دست آمد. براي مطالعه ساختاري نقاط جوش از روش استريوگرافي و همچنين ميکروسکوپ‌هاي نوري و الکتروني کمک گرفته شد و با استفاده از دستگاه ريز سختي سنجي، پروفيل سختي از اتصال‌ها تهيه گرديد. با اندازه‌گيري قطر نقاط جوش و شکست نگاري آن­ها، تأثير پارامترهاي جوشکاري بر روي هندسه و شکل ظاهري اتصال‌ها و همچنين حالت‌هاي شکست آن‌ها موردبررسي قرار گرفت. در اين پژوهش ريزساختار منطقه جوش (FZ) به دليل سرعت‌بالاي سرد شدن در اين فرآيند جوشکاري، داراي ساختار عمدتاً مارتنزيتي بود. ريزساختار مناطق متأثر از حرارت شامل سه ناحيه‌ بود که در اين نواحي با حرکت از سمت فلز جوش به سمت فلزات پايه از ميزان و سايز مارتنزيت­ها کاسته شده و به ميزان فازهاي فلزات پايه افزوده مي‌شد. سختي فلز جوش برابر باHVN 560 و بالاتر از سختي فلزات پايه قرار داشت و بيشترين ميزان سختي متعلق به ناحيه متأثر از حرارت درشت ­دانه در سمت فلز پايه DP590 و برابر با HVN612 بود. در حرارت‌هاي ورودي کم شکست به‌صورت فصل مشترکي (IF) و در حرارت‌هاي ورودي بالاتر شکست محيطي (PF) مشاهده شد و شکست‌هاي محيطي از ناحيه متأثر از حرارت درون بحراني در سمت فلز پايه SPFC440 شروع مي‌شد که اين ناحيه کمترين سختي را دارا بود. با افزايش جريان و زمان جوشکاري خواص مکانيکي و قطر نقاط جوش افزايش يافتند که بيشترين استحکام کششي برابر با KN27800 و با افزايش بيش‌ازاندازه حرارت ورودي پديده پاشش يا بيرون‌زدگي مذاب حاصل شد. براي زمان جوشکاري Cycle20 در جريان KA17 و براي زمان جوشکاري Cycle25 در جريان KA16 پاشش مذاب و افت خواص مکانيکي اتفاق افتاد. درنهايت با توجه به قطر نقاط جوش، حالت‌هاي شکست و خواص مکانيکي اتصال‌ها، حد مجاز پارامترهاي جوشکاري براي اتصال نامشابه DP590/SPFC440 در قالب نمودار لوب مطرح شد. کلمات کليدي: جوشکاري مقاومتي نقطه­اي، فولاد دوفازي DP590، فولاد استحکام بالا SPFC440، خواص مکانيکي نقطه‌جوش‌ها، ريزساختار مناطق جوش، منطقه متأثر از حرارت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی