Kiemelten nagyszilárdságú acélok ellenállás-ponthegesztett kötéseinek optimalizálása kísérlettervezéssel
Kiemelten nagyszilárdságú acélok ellenállás-ponthegesztett kötéseinek optimalizálása kísérlettervezéssel
Tóth Tamás MSc. II. évf.
email: toth.tomi94@gmail.com
Konzulens: Dr. Májlinger Kornél, Anyagtudomány és Technológia Tanszék
email: welding@att.bme.hu
Összefoglaló:
Az autóipar egyik jelenlegi fejlesztési vonala a karosszériagyártásban a különféle kiemelten nagyszilárdságú acélok (folyáshatár > 550 MPa) alkalmazása, melynek oka az egyre szigorodó műszaki, törésmechanikai és gazdaságossági kritériumok jelenléte, mint például a csökkentett üzemanyag-fogyasztás igénye. Az autóipari acélok jellemző hegesztési eljárása napjainkban is az ellenállás-ponthegesztés, mert a technológia gyors, megbízható és jól automatizálható, robotizálható. A nagy mechanikai igénybevételnek kitett helyeken gyakran használnak különféle ferrit-martenzites nagyszilárdságú acélokat, mint például az S1300 vagy a DP800.
A kutatásom célja az volt, hogy matematikai alapú kísérlettervezési módszer segítségével a legnagyobb elérhető szakítóerőre optimalizáljuk az S1300-S1300 és a DP800-DP800 ellenállás-ponthegesztett kötéseket. A válaszfüggvény alapú kísérlettervezési módszer segítségével a mért pontokra másodfokú görbét illesztve jelentősen lecsökkentettük a szükséges kísérletek számát, és viszonylag egyszerűen, grafikus módon az eredményeket ábrázoltuk. A kísérlet során adott elektródanyomás és elektródageometria mellett, különböző teljesítmény- és hegesztési időértékek esetén végeztünk próbahegesztéseket. A kötéseket nyíró-szakítóvizsgálatnak vetettük alá, majd egy kétváltozós regressziós modellt illesztettünk a kapott eredményekre, így a szakítóerő szempontjából az optimális teljesítmény és hegesztési idő tartomány láthatóvá vált. Ezen kívül a ponthegesztett kötés benyomódását is mértük, és meghatároztunk egy olyan optimális teljesítmény és hegesztési idő tartományt, ahol viszonylag jó nyíró-szakítószilárdsági értékek mellett kis felületi benyomódású kötés készíthető. Az optimalizált kötéseken makro- és mikroszerkezeti vizsgálatokat, illetve keménységméréseket is végeztünk.
Megállapítottuk, hogy a matematikai módszer segítségével az optimális tartomány rövid idő alatt, viszonylag kevés kísérlet elvégzése mellett megtalálható. A modell ezen kívül jó becslést ad azon paraméterkombinációkra is, amelyekkel fizikálisan nem hegesztettünk próbatesteket. A hegesztés során a legfontosabb bemenő változó a teljesítmény volt, a hegesztési idő szerepe csekélyebb. Az általunk készített kötések nyíró-szakítóereje jelentősen meghaladta az autóipari szabvány által előírt minimálisan elfogadható értékeket.
Irodalom:
[1] Pasquale Russo Spena et al.: Weldability and Monitoring of Resistance Spot Welding of Q&P and TRIP Steels
[2] Pasquale Russo Spena et al.: Mechanical strength and fracture of resistance spot welded advanced high strength steels
[3] T. Kim et al.: Optimization of welding parameters for resistance spot welding of TRIP steel with response surface methodology
