NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ - OGÉT

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ - OGÉT"

Zsanett Bodnár
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 NEMZETKÖZI GÉPÉSZETI TALÁLKOZÓ - OGÉT A SZAKASZOS ENERGIABEVITEL ALKALMAZÁSA AZ AUTÓIPARI KAROSSZÉRIAELEMEK PONTHEGESZTÉSE SORÁN Készítette: Prém László - Dr. Balogh András Miskolci Egyetem 1

2 Bevezetés Autóipari anyagfejlesztési irányzatok: saját tömeg csökkentés, alacsonyabb üzemanyag fogyasztás, kisebb mértékű károsanyag kibocsátás hagyományos (AHSS) és korszerű (U- AHSS, 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. 2

3 Autóipari vékonylemezek saját tömeg csökkentésének igénye, megvalósítása, alumínium ötvözetek, polimerek, nagyszilárdságú acélok, lágyacélok aránya. % 100% 90% 80% 70% 60% 2% 2% 3% 4% 4% 14% 15% 8% 2% 4% 8% 12% 16% 7% Alumínium Egyéb acél Egyéb fém Műanyag Nagyszilárdságú acél 50% Egyéb anyag 40% Öntöttvas 30% 56% 43% Lágyacél 20% 10% 0% Évszám 3

4 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

5 Autóipari vékonylemezek nagykiterjedésű karosszériaelemek: motorház és csomagtartó fedél, ajtóborítások, sárvédőlemez, csomagtartófedél, stb. 5

6 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, CE RSW = 1,5. C+3. S+P=1,5. 0, ,019+0,008=0,11% Az MSZ EN előírásai és a műbizonylati anyagjellemzők értékei: 6

Fajlagos nyúlás, % Az ellenállás-ponthegeszthetőség és a képlékeny hidegalakítás kapcsolata A karosszériaelemek megmunkálása elsősorban hidegalakítással történik, ezért követelmény a jó alakíthatóság.

7 Fajlagos nyúlás, % Az ellenállás-ponthegeszthetőség és a képlékeny hidegalakítás kapcsolata A karosszériaelemek megmunkálása elsősorban hidegalakítással történik, ezért követelmény a jó alakíthatóság A x Rm = km Szakítószilárdság, MPa Hidegalakítás szilárdságnövekedés megőrzése kilágyulás, újrakristályosodás, öregedés elkerülése hegesztés során. A hegeszthetőség a hidegalakítás hatására az alakítás mértékével arányosan romlik. 7

8 A DC01 jelű lágyacél vékonylemezek hidegalakítása Autógyártás: mélyhúzott, hajlított elemek ponthegesztés. Kísérlet: egytengelyű nyújtás ponthegesztés. Az autóipari alkatrészek jellegzetes hidegalakítási mértéke 0 %...25 %. Nyúlástartomány 10, 15, 20, 25%-os alakítási mértékű próbatestek. 8

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

9 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 szerinti B típus, d d e e 2, 5 2 s 5 s 5 4, 5 mm mm 9

10 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 áram 80 %-a, kemény munkarend: legkisebb idő, kifröccsenést okozó áram 80 %-a, elektróderő azonos F e 2, 0 s 2, kn lágy munkarend kemény munkarend 10

11 A hidegalakítás hatása a folyamatos energiabevitellel készített kötések teherbírására az EN ISO szabványnak megfelelően 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

12 A hidegalakítás hatása a folyamatos energiabevitellel készített kötések teherbírására A ponthegesztett kötések nyíró-szakító erejének változása az alapanyag hidegalakítási mértékének függvényében: kemény munkarend d p =4,9 mm lágy munkarend d p =5,8 mm nyíró-szakító erők átlaga a hidegalakítás függvényében degresszív jelleggel nő, a hidegalakítás a ponthegesztett kötések szilárdságát is növeli. 12

DVS 2905 szerint: ha az alapanyag HV1 < 120 heglencse < HV1 350 HV 0,2 400 300 kemény munkarend

13 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, kemény munkarend 200 lágy munkarend Tengelytől mért távolság X (mm) 13

14 Érintkezési és anyagellenállás, m Szakaszos energiabevitellel végzett ponthegesztési kísérletek kilágyulás további mérséklése, teherbírás növekedés további növelése, szakaszos energiabevitel következményei: a hőbevitel több lépésben történik, az ellenállások szakaszosan változnak, szünetidőben hővezetés csökken a hőmérséklet gradiens, R m F e = állandó R 5 +R 6 Érintkezési ellenállás Áramimpulzusok Anyagellenállás R 5 R 6 T C Idő, per 14

15 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) 15

16 A hidegalakítás hatása a szakaszos energiabevitellel készített kötések teherbírására A kötések teherbírását szabványos nyíró-szakító vizsgálattal minősítettük. Fny(kN) Folyamatos energiabevitel d p =5,55 mm Fny (kn) Szakaszos energiabevitel 6.00 d p =4,25 mm ε 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. 16

17 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 < HV HV 0, Szakaszos energiabevitel 250 Folyamatos energiabevitel x (mm) Tengelytől mért távolság x (mm) 17

18 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. F ny (kn) per 5 per 15 per ε 18

19 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

20 KÖSZÖNÖM A MEGTISZTELŐ FIGYELMÜKET! Köszönetnyilvánítás A cikkben ismertetett kutatómunka a TÁMOP B-10/ jelű projekt részeként, az Új Magyarország Fejlesztési Terv keretében, az Európai Unió támogatásával és az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg. 20

Hasonló dokumentumok

ALAKÍTOTT AUTÓIPARI VÉKONYLEMEZ ELLENÁLLÁS-PONTHEGESZTÉSE

Sályi István Gépészeti Tudományok Doktori Iskola ALAKÍTOTT AUTÓIPARI VÉKONYLEMEZ ELLENÁLLÁS-PONTHEGESZTÉSE Prém László PhD hallgató témavezető: Dr. Balogh András egyetemi docens Miskolci Egyetem 1 Bevezetés