NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ - OGÉT

Mechanikai Technológiai Tanszék

Miskolci Egyetem

NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ - OGÉT A SZAKASZOS ENERGIABEVITEL ALKALMAZÁSA AZ AUTÓIPARI KAROSSZÉRIAELEMEK PONTHEGESZTÉSE SORÁN

Készítette: Prém László - Dr. Balogh András

Miskolci Egyetem Mechanikai Technológiai Tanszék OGÉT, Arad, 2013. április 25-27.

1

Anyagtudomány és Technológia Szekció


Miskolci Egyetem

Bevezetés Autóipari anyagfejlesztési irányzatok: • saját tömeg csökkentés, alacsonyabb üzemanyag fogyasztás, kisebb mértékű károsanyag kibocsátás → hagyományos (AHSS) és korszerű (UAHSS, X-AHSS) 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.

OGÉT, Arad, 2013. április 25-27.

2



Miskolci Egyetem

Autóipari vékonylemezek • saját tömeg csökkentésének igénye, megvalósítása, • alumínium ötvözetek, polimerek, nagyszilárdságú acélok, lágyacélok aránya. 2% 2% 3% 4% 4% 14%

% 100% 90%

8% 2% 4% 8% 12%

Alumínium Egyéb acél

80% 15%

16%

70%

7%

60%

Egyéb fém Műanyag Nagyszilárdságú acél

50%

Egyéb anyag

40%

Öntöttvas Lágyacél

56%

30%

43%

20% 10% 0% 1975


2007

3

Évszám



Miskolci Egyetem

Autóipari vékonylemezek

• drágább gépkocsitípusnál a különféle szilárdságú acélok szerkezeten belüli elhelyezkedése, funkciója, • lágyacélok (mild steel) aránya, • életvédelmi szempontból alárendeltebb helyeken, ahol nem a nagy szilárdság, hanem az alakíthatóság a követelmény


4



Miskolci Egyetem

Autóipari vékonylemezek • nagykiterjedésű karosszériaelemek: motorház és ajtóborítások, sárvédőlemez, csomagtartófedél, stb.


5

csomagtartó

fedél,



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,  CERSW= 1,5 .C+3 .S+P=1,5.0,03+3 .0,019+0,008=0,11% Az MSZ EN 10130 előírásai és a műbizonylati anyagjellemzők értékei:


6



Miskolci Egyetem

Az ellenállás-ponthegeszthetőség és a képlékeny hidegalakítás kapcsolata karosszériaelemek megmunkálása elsősorban történik, ezért követelmény a jó alakíthatóság.

 A

40000

60000

A x Rm = k m

Fajlagos nyúlás, %

20000

hidegalakítással

Szakítószilárdság, MPa

 Hidegalakítás

→ szilárdságnövekedés megőrzése → kilágyulás, újrakristályosodás, öregedés elkerülése hegesztés során.  A hegeszthetőség a hidegalakítás hatására az alakítás mértékével arányosan romlik. OGÉT, Arad, 2013. április 25-27.

7



Miskolci Egyetem

A DC01 jelű lágyacél vékonylemezek hidegalakítása • Autógyártás: •

Az autóipari alkatrészek jellegzetes hidegalakítási mértéke 0 %...25 %.

mélyhúzott, hajlított elemek → ponthegesztés. Kísérlet: egytengelyű nyújtás → ponthegesztés.

Nyúlástartomány → 10, 15, 20, 25%-os alakítási mértékű próbatestek. OGÉT, Arad, 2013. április 25-27.

8



Miskolci Egyetem

Folyamatos energiabevitellel végzett ponthegesztési kísérletek A hidegalakítás ponthegesztett kötések minőségére gyakorolt befolyásának vizsgálata céljából:  különböző alakítási mértékű

próbatestek ponthegesztése,  hegesztőgép: TECNA 8007,  vezérlő: TE 550,  lemezvastagság: 1 mm (DC01)  elektródok: MSZ EN 25184

szerinti B típus,

d e  2,5  2  s  4,5 mm d e  5  s  5 mm OGÉT, Arad, 2013. április 25-27.

9



Miskolci Egyetem

Folyamatos energiabevitellel végzett ponthegesztési kísérletek  ponthegesztési kísérletek lágy és kemény munkarenddel,  a technológiai paraméterek meghatározása a weldability lobe alapján,  lágy munkarend:  legnagyobb idő,  kifröccsenést okozó

lágy munkarend

áram 80 %-a,  kemény munkarend:  legkisebb idő,  kifröccsenést okozó

áram 80 %-a,  elektróderő azonos

kemény munkarend

Fe  2,0  s  2,0 1  2 kN OGÉT, Arad, 2013. április 25-27.

10



Miskolci Egyetem

A hidegalakítás hatása a folyamatos energiabevitellel készített 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 szilárdsága megfelelő.


11



Miskolci Egyetem

A hidegalakítás hatása a folyamatos energiabevitellel készített kötések teherbírására A ponthegesztett kötések nyíró-szakító erejének változása az alapanyag hidegalakítási mértékének függvényében: kemény munkarend

lágy munkarend

dp=4,9 mm

dp=5,8 mm

 nyíró-szakító erők átlaga a hidegalakítás függvényében degresszív jelleggel nő,  a hidegalakítás a ponthegesztett kötések szilárdságát is növeli.


12



Miskolci Egyetem

A folyamatos energiabevitellel készített kötések keménységeloszlása különböző munkarendek esetén • 25%-os alakítási mértékű próbatest keménységeloszlása kemény és lágy munkarend esetén • DVS 2905 szerint: ha az alapanyag HV1 < 120 → heglencse < HV1 350 HV 0,2 400

300

kemény munkarend

lágy munkarend 200

100

0 -8.00

-6.00

-4.00

-2.00

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

X (mm)

Tengelytől mért távolság


13



Miskolci Egyetem

Szakaszos energiabevitellel végzett ponthegesztési kísérletek  kilágyulás további mérséklése, teherbírás növekedés további növelése,  szakaszos energiabevitel következményei:  a hőbevitel több lépésben történik,  az ellenállások szakaszosan változnak,

R m R5+R6

R5 R6

T °C OGÉT, Arad, 2013. április 25-27.

Érintkezési és anyagellenállás, m

 szünetidőben hővezetés → csökken a hőmérséklet gradiens, Fe = állandó Érintkezési ellenállás Áramimpulzusok Anyagellenállás

Idő, per

14



Miskolci Egyetem

Szakaszos energiabevitellel végzett ponthegesztési kísérletek • az impulzusidők általában rövidebbek → az áramimpulzusok nagyobbak, • a weldability lobe szélesedik.

Kísérlet: azonos hegesztési paraméterek és hőmennyiség, de eltérő energiabevitel:  folyamatos (1 impulzussal)  szakaszos (2 impulzussal) OGÉT, Arad, 2013. április 25-27.

15



Miskolci Egyetem

A hidegalakítás hatása a szakaszos energiabevitellel készített kötések teherbírására A kötések teherbírását szabványos nyíró-szakító vizsgálattal minősítettük. Fny (kN)

Fny(kN)

Folyamatos energiabevitel

7.00

6.00

Szakaszos energiabevitel dp=4,25 mm

dp=5,55 mm

6.50

5.50

6.00

5.00

5.50 5.00

0.00 0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

ε

4.50 0.00

0.05 0.10

0.15

0.20

0.25

ε

 nyíró-szakító erők degresszív növekedése az alakítási mérték függvényében,  szakaszos energiabevitelnél a teherbírás növekedés mértéke kb. 20 %-al

nagyobb → kisebb mértékű a kötések kilágyulása, kedvezőbb a terhelhetőség. OGÉT, Arad, 2013. április 25-27.

16



Miskolci Egyetem

Különböző energiabeviteli móddal készített kötések keménységeloszlása • 25%-os alakítási mértékű próbatest keménységeloszlása szakaszos és folyamatos energiabeviteli mód esetén, • DVS 2905 szerint: ha az alapanyag HV1 < 120 → heglencse < HV1 350. HV 0,2

350

300

Szakaszos energiabevitel 250

Folyamatos energiabevitel 200

150

100 -x (mm)

-8.00

-6.00

-4.00

-2.00

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

x (mm)

Tengelytől mért távolság


17



Miskolci Egyetem

Az impulzusok közötti hűlési idő és a nyíró-szakító erők közötti kapcsolat szakaszos energiabevitel esetén • a hűlési idő befolyásolja: a hőfejlődést, az érintkezési és az anyagellenállást, a hőmérséklet gardienst → kötés szilárdsága, helyi kilágyulása. Fny (kN)

6.50 25 per 5 per 15 per 6.00

5.50

ε

5.00 0.00


0.05

0.10

0.15

18

0.20

0.25



Miskolci Egyetem

Összefoglalás Az autógyártásban jelenleg egyharmad-egynegyed arányban alkalmazott lágyacél vékonylemezeken végzett vizsgálatokkal a következőket állapítottuk meg: 1. A vékonylemezek kb. 25 %-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, teherbírását lehetőleg növelni kell, ami a ponthegesztés munkarendjének keményítésével, illetve szakaszos energiabevitel alkalmazásával érhető el. 4. A kötés terhelhetőségének kedvező irányú változása az ellentétes kötéstulajdonságok csökkenésével jár együtt, tervezésekor ezt mindig szem előtt kell tartani.


19



Miskolci Egyetem

KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET!

Köszönetnyilvánítás A cikkben ismertetett kutatómunka a TÁMOP-4.2.2.B-10/1-2010-0008 jelű projekt részeként, az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében, az Európai Unió támogatásával és az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.


20


NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ - OGÉT

Recommend Documents