ALAKÍTOTT AUTÓIPARI VÉKONYLEMEZ ELLENÁLLÁS-PONTHEGESZTÉSE

Mechanikai Technológiai Tanszék

Miskolci Egyetem

Sályi István Gépészeti Tudományok Doktori Iskola Doktoranduszok Fóruma

ALAKÍTOTT AUTÓIPARI VÉKONYLEMEZ ELLENÁLLÁS-PONTHEGESZTÉSE

Prém László PhD hallgató témavezető: Dr. Balogh András egyetemi docens Miskolci Egyetem Doktoranduszok Fóruma

1

Miskolc, 2012. november. 08.


Miskolci Egyetem

Bevezetés Autóipari anyagfejlesztési irányzatok: • önsúlycsökkentés, alacsonyabb üzemanyag fogyasztás, kisebb mértékű károsanyag kibocsátás → hagyományos (AHSS) és korszerű (U-AHSS, XAHSS) nagyszilárdságú acélok, • a fejlesztések mellett azonban a lágyacélok felhasználási arány ma még mindig 30-50%, • jellegzetes alakítási technológiája a képlékeny hidegalakítás, • legfontosabb kötőeljárása az ellenállás-ponthegesztés, • kevés S és P → jó ponthegeszthetőség, • a hidegalakítás ponthegesztett kötések minőségére gyakorolt befolyása, • különböző alakítási mértékű lágyacél vékonylemez ellenállásponthegesztési jellegzetességei.

Doktoranduszok Fóruma

2



Miskolci Egyetem

Autóipari vékonylemezek • vékonylemezek az önhordó vázszerkezeteknél, karosszériaelemeknél, • hidegalakításra való alkalmasság, ponthegeszthetőség, felületvédelem, • önsúlycsökkentés igénye, megvalósítása, • Al, polimerek, nagyszilárdságú acélok, lágyacélok arányának tendenciája.


3



Miskolci Egyetem

Autóipari vékonylemezek • drágább gépkocsitípusnál a különféle szilárdságú acélok szerkezeten belüli elhelyezkedése, funkciója, • lágyacélok (standard steel) aránya 30,8%, • életvédelmi szempontból alárendeltebb helyeken, ahol nem a nagy szilárdság, hanem az alakíthatóság a követelmény, • nagykiterjedésű szerkezeti elemek (ajtóborítások, sárvédőlemez, csomagtartófedél, stb.)


4



Miskolci Egyetem

Autóipari vékonylemezek A lemezvastagság, mint meghatározó jellemző:  az autóipari acélok elsősorban vastagságukat tekintve különböznek a normál (2,5D) és vastaglemezes (3D) konstrukciók acéljaitól,  autóipari acélok alatt vékony vagy más néven finomlemezeket értünk,  európai felfogásban s≤ 3 mm, USA Welding Code szerint s≤ 3/16 inch≈ 4,8 mm. Autóipari célok szilárdságnövelő mechanizmusai:  szilárdoldatos ötvözés (solid-solution hardening),  szemcsefinomítás (grain boundary hardening),  kiválásos keményítés (precipitation hardening),  hőkezelés (transformation hardening),  alakítási keményedés (strain hardening).


5



Miskolci Egyetem

Autóipari vékonylemezek A vékonylemezek hidegalakítással történő szilárdságnövelése:  a legolcsóbb szilárdság-növelő mechanizmus,  a lágyacélok a hidegalakítás hatására felkeményednek, szilárdságuk megnő, alakváltozó képességük lecsökken,  kiinduló nyúlásuk jelentős → megfelelő alakváltozási tartalék,  balra eső hiperbola, km=Rm.A=10000, Mild, Rm=270…370 MPa, A=32…43 %.


6



Miskolci Egyetem

Az autóipari vékonylemezek vezető hegesztő eljárásai, hegeszthetősége Az autóipari acél vékonylemezek ellenállás-ponthegeszthetősége:  az autóipari vékonylemezeket elsősorban ellenállás- és ívhegesztő eljárásokkal, speciális esetben lézersugár-hegesztéssel, lineáris dörzspont- hegesztéssel vagy mechanikai módszerekkel egyesítik,  a legtöbb mérnöki és gazdasági előnnyel az ellenállás-ponthegesztés rendelkezik,  ellenállás-ponthegeszthetőség kritériumaként a pontkötések valamilyen vizsgáló (keresztszakító, nyíró-szakító, felszakító) eljárásához kötött, kedvezőtlen törési mód megjelenési határát szokás megadni,  lágyacélokra megállapított karbonegyenérték ponthegesztés esetén:

CERSW=1,5.C+3.S+P=1,5.0,03+3.0,019+0,008=0,11 Ez az érték távol van a veszélyességi határtól → lágyacél ellenállásponthegesztése problémamentesnek prognosztizálható. Doktoranduszok Fóruma

7



Miskolci Egyetem

Lágyacél autóipari vékonylemez, mint kísérleti alapanyag Az elsődleges autóipari felhasználásból kiindulva:  DC01 jelű, hidegen hengerelt, hidegalakítási célra szánt ötvözetlen lágyacélt alkalmaztunk,  Al–mal csillapított, ferrites szövetszerkezetű, jó mélyhúzhatósági jellemezők,  sajtolt és kis és közepes mértékben mélyhúzott autóipari alkatrészek tipikus alapanyaga. Az MSZ EN 10130 előírásai és a műbizonylatban szereplő anyagjellemzők értékei:


8



Miskolci Egyetem

Lágyacél autóipari vékonylemez, mint kísérleti alapanyag  darabolás: számjegyvezérlésű gépi lemezolló, felülettisztítás: ipari alkohol,  hengerlési anizotrópia meghatározása szakítóvizsgálatokkal, anizotrópia

tényező:

 Rm meghaladja a műbizonylati értéket, A80 elmarad,  anizotrópia tényező értéke közel 1 → jó közelítéssel izotróp az alapanyag.


9



Miskolci Egyetem

Lágyacél autóipari vékonylemez, mint kísérleti alapanyag  az alapanyag izotrop jellegét igazolják a szakítódiagramok is,

 a hossz- és keresztirányú szakítódiagramok közel fedésben vannak.


10



Miskolci Egyetem

Az ellenállás-ponthegeszthetőség és a képlékeny hidegalakítás kapcsolata

A karosszériaelemek megmunkálása elsősorban hidegalakítással történik, ezért követelmény a jó alakíthatóság. Hidegalakítás → szilárdságnövekedés megőrzése újrakristályosodás, öregedés elkerülése hegesztés során.

→

kilágyulás,

A hegeszthetőség a hidegalakítás hatására az alakítás mértékével arányosan romlik.


11



Miskolci Egyetem

A DC01 jelű lágyacél vékonylemezek hidegalakítása A karosszériaelemek gyakran tartalmaznak ponthegesztéssel kötendő mélyhúzott és hajlított szakaszokat → nyújtással helyettesítettük. Az alapanyag nyújtása


A hidegen alakított autóipari alkatrészek jellegzetes alakítási mértéke 0 % és 25 % közé tehető

12



Miskolci Egyetem

A DC01 jelű lágyacél vékonylemezek hidegalakítása Modellezéssel kapott nyúlástartomány → szállítási állapotú alapanyaghoz képest 10, 15, 20, 25%-os alakítási mértékű próbatestek. A különböző mértékű nyúlások erő-elmozdulás diagramja:


13



Miskolci Egyetem

A hidegalakítás hatásának kísérleti vizsgálata A nyújtott próbadarabok mechanikai jellemzőit szakítóvizsgálatokkal állapítottuk meg. A vizsgálatok eredményei:



az eredmények igazolják a szilárdság és keménység növekedést, és a jelentős mértékű nyúláscsökkenést → későbbi ellenállás-ponthegesztés szempontjából kedvezőtlen.


14



Miskolci Egyetem

A hidegalakítás hatásának kísérleti vizsgálata  egytengelyű húzófeszültség → szemcsék befordulnak → alakítási textúra.

Az alakítási textúra kialakulása. Marószer 2 % HN03. Nagyítás 200x. Az egytengelyű húzófeszültség iránya a hidegalakítás során Alapanyag

10%

15%

20%

25%

.


15



Miskolci Egyetem

A hidegalakítás hatása a ponthegesztett kötések teherbírására A hidegalakítás ponthegesztett befolyásának vizsgálata céljából:

kötések

minőségére

gyakorolt

 különböző alakítási mértékű

próbatestek ponthegesztése,  hegesztőgép: TECNA 8007,  vezérlő:TE 550,  elektród: MSZ EN 25184

szerinti B típus,


16



Miskolci Egyetem

A hidegalakítás hatása a ponthegesztett kötések teherbírására  ponthegesztési kísérletek lágy és kemény munkarenddel,  a technológiai paraméterek meghatározása a weldability lobe alapján,  lágy munkarend:  legnagyobb idő,  kifröccsenés

lágy munkarend

áramának 80 %-a,  kemény munkarend:  legkisebb idő,  kifröccsenés

áramának 80 %-a,  elektróderő azonos, kifröccsenés tilos. Doktoranduszok Fóruma

kemény munkarend

17



Miskolci Egyetem

A hidegalakítás hatása a ponthegesztett kötések teherbírására  az EN ISO 14273 szabványnak megfelelően 11-11 kötést készítettünk lágy

és kemény munkarenddel, minden alakítási mérték esetén,  a kötések teherbírását nyíró-szakító vizsgálatokkal minősítettük,

 a nyíró-szakító vizsgálatok folyamán valamennyi kötés kigombolódott (weld

with plug failure) → a kötések minősége megfelelő.


18



Miskolci Egyetem

A hidegalakítás hatása a ponthegesztett kötések teherbírására Kemény munkarenddel ponthegesztett kötések nyíró-szakító erejének változása az alapanyag hidegalakítási mértékének függvényében:  nyíró-szakító erők átlaga a

hidegalakítás függvényében monoton nő,  növekedési mérték:15 %,

elmarad az alapanyag 21%os szilárdságnövekedésétől,  a hidegalakítás a

ponthegesztett kötések szilárdságát is növeli.


19



Miskolci Egyetem

A hidegalakítás hatása a ponthegesztett kötések teherbírására Lágy munkarenddel ponthegesztett kötések nyíró-szakító változása az alapanyag hidegalakítási mértékének függvényében:

erejének

 növekedési mérték:12,5 %,

kisebb, mint az alapanyagnál és kemény munkarendnél  lágy munkarend során nagyobb

kilágyulás, mint keménynél  nem csökkent a szállítási

állapotú alapanyag teherbíróképességére lágy munkarend esetén sem a nyírószakító erő


20



Miskolci Egyetem

Összefoglalás Az autógyártásban jelenleg egyharmad-egynegyed arányban alkalmazott lágyacél vékonylemezeken végzett vizsgálatokkal a következőket állapítottuk meg:

1. A vékonylemezek kb. 30 %-os mérnöki nyúlásig a célra megfelelő minőségben hegeszthetők. 2. A hidegalakítás hatására a kötések nyíró-szakító ereje növekszik. A növekedés mértéke elmarad az alapanyag szilárdságnövekedésének mértékétől és erősen függ a hegesztési beállításoktól. 3. Az alapanyag helyi kilágyulását mérsékelni kell, ami a ponthegesztés munkarendjének keményítésével érhető el. 4. A kötés terhelhetőségének kedvező irányú változása az ellentétes kötéstulajdonságok csökkenésével jár együtt, tervezésekor ezt mindig szem előtt kell tartani.


21



Miskolci Egyetem

Köszönöm a figyelmet! Köszönetnyilvánítás

A cikkben ismertetett kutatómunka a TÁMOP-4.2.1.B-10/2/KONV-2010-0001 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. A cikkben ismertetett kutató munka a TÁMOP-4.2.2/B-10/1-2010-0008 jelű projekt részeként – az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében – az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.


22


ALAKÍTOTT AUTÓIPARI VÉKONYLEMEZ ELLENÁLLÁS-PONTHEGESZTÉSE

Recommend Documents