Investigation and simulation of resistance spot welding using DP600 steel in automotive industry

Abstract

Bu çalışmanın amacı, DP 600 sac çeliği özelinde ileri dayanımlı çeliklerin Nokta direnç kaynaklı birleştirmelerinin kaynak kabiliyeti ve kalitesinin teorik ve deney yolu ile incelenmesidir. Günümüzde otomotiv gövde imalatında Nokta direnç kaynağı ağırlıklı bir imalat olması kaynak kalitesinin sıkı olarak takibe dilmesi ihtiyacını doğurmaktadır. Kaynak kalitesinin belirlenmesi ve geliştirilmesinde tahribatlı ve tahribatsız malzeme muayene teknikleri yoğun olarak kullanılmakta ve kaynak kalitesi üzerine dünya standartları her geçen gün daha geliştirilerek uygulanmaktadır. Genel kabule göre Kaynak kalitesi ve geçerliliği için en önemli sonuç ve gösterge esasında NDK düğme geometrisidir. Nokta direnç kaynak işlemlerinde çok farklı kaynak parametreleri kullanılabildiği için kaynaklı birleştirme malzemeleri ve kalınlığına göre en uygun kaynak parametre ve sağlayabildiği kaynak özelliklerinin kaynak haritasının oluşturulması oldukça faydalıdır.Bu çalışmada deneysel olarak inceleme için ticari DP600 otomotiv sac çelik çiftleri; farklı kaynak zamanı, farklı kaynak akımı ve farklı kaynak elektrot basıncı parametrelerinin kombinasyonu kullanılarak nokta direnç kaynağı ile birleştirilmiştir. Nokta direnç kaynaklı birleştirmelerin çekme yük taşıma kapasitesine kaynak parametrelerinin etkisini belirlemek amacıyla çekme makaslama testi uygulanmıştır. Ayrıca malzeme karakterizasyon tekniği olarak detaylı optik ve stereo metalografi, SEM-EDS incelemeleri kullanılmıştır. Teorik olarak analiz ve optimizasyon için SIMUFACT, TAQUCHI ve ANOVA program ve yazılımları kullanılmıştır. Deney ve teorik çalışma sonuçları kaynak zamanı ve kaynak akımının artması ile kaynak mekanik özelliklerinin geliştiğini fakat elektrot basıncının artması ile azaldığını göstermiştir. Her iki çalışmada da kaynak elektrot basıncının çok etkili olduğu görülmektedir. Teorik çalışmalar ile optimum düğme çapı gelişimi belirlenmiş ve deney çalışmaları ile kıyaslanmıştır ve optimum kaynak parametresi olarak 8 kA ve 3.5 bar elektrot basıncı belirlenmiştir. Kırılmış numunelerin makro ve mikro incelenmesinde yırtılma ile kırılmaların ana malzemeden, fakat pull out-düğme çıkması kırılmalar söz konusu olduğunda kırılmanın ITAB ve kaynak metalinden olabildiği gözlemlenmiştir. Minitab software Taquchi (DOE) and analysis of Anova analiz sonuçları kaynak akımının kaynak baskı kuvvetinden çok daha etkili olduğunu göstermektedir. Kaynak akımının artması ile NDK kaynak düğme çapı ve NDK kaynaklı birleştirme çekme makaslama maksimum taşıma kuvveti artarken, NDK kaynak baskı kuvvetinin artması ile çekme makaslama maksimum taşıma kuvveti ve düğme çapı azalmaktadır.

The aim of this study is to investigate the weldability and quality of spot resistance welded joints of advanced strength steels in DP 600 sheet steel by theoretical and experimental methods. Today, spot resistance welding is a predominantly manufacturing process in automotive body manufacturing, which necessary strict monitoring of welding quality. Destructive and non-destructive material inspection techniques are used extensively in the determination and development of welding quality and world standards on welding quality are being developed and applied to provides the best weldability. According to the general acceptance the most important result for welding quality and validity is the nugget geometry. Since many different welding parameters can be used in spot resistance welding processes, it is very useful to create a welding map of welded joint materials and the most suitable welding parameters according to their thickness and the welding properties it can provide. In this study, commercial DP600 automotive sheet steel pairs were examined experimentally; Different welding time, different welding current and different welding electrode pressure parameters are combined with resistance spot welding. Tensile shear test was applied to determine the effect of welding parameters on the tensile load carrying capacity of resistance spot welded joints. In addition, according to optical microscopic images and the Scanning Electron microscope (SEM), were investigations used as the material characterization technique. the phase of base metal contains of a certain amount of hard martensite phase in a soft ferrite matrix, which is changed to a certain amount of ferrite in martensite phase in HAZ while in FZ the phase is almost of lath martensite lath Martensite is thought to form and contains very thin Lath or retained austenite between laths. Theoretically, SIMUFACT, TAQUCHI and ANOVA programs and software were used for analysis and optimization. Experimental and theoretical study results showed that welding mechanical properties improved with increasing welding time and welding current but decreased with increasing electrode pressure. Both studies showed that welding current and electrode pressure was very effective. The optimum value of tensile shear and Nugget diameter development was determined and compared with the experimental studies it was at welding current 8 kA and clamping load 3.5 bar. To identify the type of failure mode, macroscopic inspection was made on the spot-welding samples, which passed the tensile shear strength. The PF is generally always preferred to the failure mode. The failure mode in this thesis occurs at HAZ and BM.The results showed in Minitab software Taquchi (DOE) and analysis of Anova the effect of welding current is more effect of clamping load. At the welding current increase the tensile shear load bearing capacity of RSW samples and Nugget formation increase at constant the time whereas increase the clamping load lead to decrease the tensile shear load bearing capacity and nugget formation.