CuNiCr + Mo + Nb24+V6 (1)
+ +}
15205
كه در آن:
A(C) = 0.75+ 0.25tanh{20(C-0.12)} (2)
همانگونه كه در جدول 3 مشاهده مي شود، بين كربنمعادل Yurioka و سختي FZ رابطه اي مستقيم وجوددارد.
يكي از ويژگيهاي جالب نيمرخ سختي اتصال نامشابهوجود يك تغيير شديد در نيمرخ سختي در مرز HAZDP/FZ است. ريزساختار اين منطقه در شكل 4 نشان داده شده است. مقدار مارتنزيت تشكيل شده در مرز HAZDP/FZ بيشتر از مقدار مارتنزيت تشكيل شده در FZ است. همان گونه كه مشاهده مي شود، سختي اين منطقه 400 ويكرز است.
مارتنزيتي بودن ساختار HAZDP در مجاورت FZ بهدليل الف) درشت بودن اندازه دانه آستنيت ناشي از سيكل حرارتي جوشكاري (افزايش اندازه دانه موجب افزايش قابليت سختيپذيري و تشكيل مارتنزيت مي شود )، ب) بالاتر بودن سختيپذيري فولاد DP600 نسبت بهفولاد كم كربن به علت بيشتر بودن درصد كربن و منگنز آن و ج) بالابودن سرعت سرد شدن در اين منطقه است. سختي HAZDP/FZ در حد سختي FZ در اتصال مشابه DP600/DP600 است. امتزاج شدن فولاد C=0.135, Mn=1.28 ) DP600 ) و فولاد LCS (C=0.065, Mn=0.204) موجب كاهش قابليت سختي پذيري FZ نسبت به سختي پذيري HAZ در طرف DP600 ميشود. سختي HAZDP 27/1 برابر سختي FZ است.
شكل 5 تغييرات اندازه دكمه جوش و حالت شكست اتصالات مشابه و نامشابه را بر حسب جريان جوشكاري در اتصال مشابه فولاد ساده كم كربن (LCS/LCS)، اتصال مشابه فولاد دوفازي (0DP600/DP60) و اتصال نامشابه فولاد دوفازي و فولاد ساده كم كربن (LCS/DP600) نشان مي دهد. همان گونه كه مشاهده مي شود، با افزايش جريان جوشكاري به دليل افزايش حرارت توليدي در فصل مشترك دو ورق، اندازه دكمه جوش افزايش مي يابد. همان گونه كه مشاهده مي شود، به دليل اختلاف مقاومت الكتريكي دو فولاد مقداري تفاوت در اندازه دكمه جوش ها وجود دارد. حضور مارتنزيت در فولاد DP600 موجب افزايش مقاومت الكتريكي آن مي شود [20] كه اين موجب افزايش نرخ رشد دكمه جوش مي شود.

حالت شكست اتصال نامشابه DP600/LCS
در اينجا منظور از حالت شكست جوشهاي نقطه اي، حالت و چگونگي شكست ماكروسكوپي جوشهاي نقطه اي حين بارگذاري است. دو حالت شكست در اتصال نامشابه DP600/LCS مشاهده شد: حالت شكست فصل مشتركي (شكل 6) و حالت شكست محيطي ( شكل 7).
همان گونه كه مشهود است، شكست محيطي از منظر ماكروسكوپي همراه با تغيير شكل پلاستيك قابل توجهي است حال آنكه در شكست فصل مشتركي تغيير شكل پلاستيك ناچيزي در دكمه جوش رخ ميدهد. بنابراين، حالت شكست محيطي به دليل تغيير شكل پلاستيك و قابليت جذب انرژي بالاي همراه با آن، حالت شكست ترجيحي است؛ حال آنكه شكست فصل مشتركي كه يك شكست كم انرژي است، مي تواند موجب كاهش شديد قابليت اعتماد به خودرو در شرايط تصادف شود. منحني نيرو- جابهجايي مربوط به اتصال نامشابه كه در حالت محيطي دچار شكسته شده است، به همراه منحني سفتي (dF/dX) در شكل 8 نشان داده شده است. تغيير در شيب منحني نيرو- جابهجايي را ميتوان به تغيير در مسير رشد ترك مرتبط كرد. حالت شكست محيطي در اتصال نامشابه DP600/LCS دو مشخصه جالب دارد:
همان گونه كه در منحني هاي نيرو- جابهجايي و dF/dX مشخص است، شكست محيطي يك شكست دو ورقه است (يعني شكست در هر دو ورق رخ داده است، شكل 8 را ببينيد). در تمام جوش هايي كه در حالت محيطي دچار شكست شدند، شكست ب ه وسيله جوانه زني ترك از حول دكمه جوش در سمت فولاد DP شروع شد (شكل8). با رشد ترك در اطراف دكمه جوش در سمت DP، يك ترك ديگر در سمت LCS جوانه زده و رشد مي كند. سپس شكست نهايي رخ ميدهد.
يكي ديگر از پديدههاي جالب مشاهده شده در اين پژوهش، محل شروع شكست در حالت محيطي است. همان گونه كه در شكل 8 مشاهده مي شود، شكست از سمت DP600 آغاز شده است. از آن جايي كه مكانيزم شكست محيطي جوشهاي نقطه اي در آزمايش كشش- برش گردني شدن در جهت ضخامت است، انتظار ميرودكه شكست محيطي نمونههاي آزمايش كشش- برش ازنرم ترين منطقه جوش آغاز شود. با اين وجود، در اينپژوهش، مشاهده شد كه شكست از سمت مستحكم تر يعني فولاد DP600 شروع ميشود. گزارشهاي كمي در مورد اين پديده نامعمول وجود دارد. Baltazar و همكارانش [15] گزارش كردند كه شكست محيطي اتصال نامشابه DP600/DP780 در آزمايش كشش- برش از سمت مستحكمتر، يعني DP780 آغاز ميشود. آنها اين پديده را به اختلاف رفتار كارسختي دو فولاد DP780 و DP600 مرتبط كردند. در اين كار، پديده مشاهده شده را مي توان به صورت زير توضيح داد: ورقLCS استحكام تسليم كمتري نسبت به DP600 دارد. بنابراين، حين بارگذاري، ورق LCS ابتدا تسليم شده و سپس شروع به كارسختي مي كند. كارسختي LCS ميتواند موجب انتقال كرنش به سمت DP600 شود. افزون بر اين، سختي بالاي FZ/HAZDP مي تواند به صورت يك شيار متالوريكي عمل كرده و موجب تمركز تنش در سمت DP600 شود. اين امر مي تواند، توزيع كرنش را تحت تاثير قرار داده و شروع شكست از سمت DP600 را تشويق كند.

انتقال حالت شكست از فصل مشتركي به محيطي در اتصال مشابه و نامشابه
حالت شكست جوشهاي نقطهاي در شرايط گوناگون جوشكاري با بررسي سطح شكست اتصالات مشابه و نامشابه تعيين شد. براساس شكل 5 براي هر كدام از اتصالات مشابه و نامشابه، با افزايش جريان جوشكاري حالت شكست از IF به PF تغيير مي كند. كمترين جريان جوشكاري براي جلوگيري از شكست فصل مشتركي هر يك از اتصالات LCS/LCS ،DP600/DP600 و DP600/LCS به ترتيب 5/10، 5/11 و 5/10 كيلوآمپر است.
كمترين اندازه دكمه جوش لازم براي اطمينان از رسيدن به حالت شكست محيطي و بيشترين اندازه دكمه جوشي كه در حالت فصل مشتركي دچار شكست شده است، براي اين سه اتصال در جدول 3 آورده شده است.
قطر دكمه بحراني بين اين دو مقدار قرار دارد. اندازه دكمه جوش بحراني براي هر اتصال در شكل 5 آورده شده است.
همان گونه كه مشخص است، اندازه دكمه جوش بحراني تابع نوع اتصال است. جوش هاي LCS/LCS هنگامي كه اندازه دكمه جوش بيشتر از 9/7 ميليمتر باشد، در حالت محيطي دچار شكست مي شوند. جوش هاي 0DP600/DP60 هنگامي كه اندازه دكمه جوش بيشتر از 1/9 ميليمتر باشد، در حالت محيطي دچار شكست ميشوند. جوش هاي DP600/LCS، كمترين تمايل به شكست فصل مشتركي را از خود نشان ميدهند. اندازه دكمه جوش بحراني براي اين اتصال از ديگر اتصالات كمتر است. براي تحليل رفتار ياد شده بايد به چند نكته توجه كرد:
1) در آزمايش كشش- برش، نيروي محركه حالت IF تنشهاي برشي در فصل مشترك ورق/ ورق است. مقدار تنشهاي برشي اعمالي به فصل مشترك تابع اندازه دكمه جوش در فصل مشترك ورق/ ورق است. مقاومت دكمه در برابر شكست فصل مشتركي يك جوش نقطه اي با يك اندازه دكمه جوش معين تابع سختي FZ است. سختي بيشتر FZ منجر به تمايل كمتر به شكست فصل مشتركي مي شود.
2)نيروي محركه حالت شكست PF در آزمايش كشش- برش، تنش هاي كششي در اطراف دكمه جوش هستند.
تنشهاي كششي عمدتا ناشي از ممان خمشي ناشي از لب به لب سوار شدن دو ورق و چرخش دكمه جوش حين بارگذاري است. در واقع، تنش هاي خمشي- كششي، نقشي مهم در حالت شكست محيطي بازي مي كنند. بين مقدار زاويه چرخش حين آزمايش كشش- برش و تمايل به حالت شكست فصل مشتركي رابطه وجود دارد. هرچه نمونه سفتي بالاتري داشته و در نتيجه، تمايل به چرخش نمونه كمتر باشد، تمايل به شكست فصل مشتركي بيشتر است. در نتيجه، فلزات پايه با استحكام تسليم و استحكام كششي بيشتر تمايل به شكست در حالت فصل مشتركي بيشتري دارند. بنابراين، هرچه نمونه سفتتر باشد، تمايل به شكست محيطي كمتر است. براي يك برآورد اوليه مي توان سفتي نمونه را به ميانگين سختي فلزات پايهنسبت داد.
3) بنابراين تمايل به شكست در حالت محيطي متناسب است با نسبت سختي FZ به ميانگين سختي فلزهاي پايه،يعني
59358430238

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

DCr ∝ 0.5(HBM1HFZ+ HBM2) (3)
بنابر تحليل بالا، مهمترين فاكتور متالورژيكي كنترل كننده حالت شكست جوش هاي مقاومتي نقطه اي حين آزمايش كشش- برش، نسبت سختي دكمه جوش به ميانگين سختي دو فلزپايه است. بنابراين، براي تحليل انتقال حالت شكست از حالت فصل مشتركي به حالت محيطي در اتصالات مشابه و نامشابه لازم است نيمرخ سختي اتصال بررسي و مقايسه شود. مقادير نسبت سختي براي سه نوع اتصال در جدول 3 داده شده است. براساس اين جدول، اندازه دكمه بحراني بالاي اتصال DP600/DP600 را مي توان به نسبت سختي پايين آن مرتبط كرد. همچنين، اندازه دكمه جوش بحراني پايين اتصال نامشابه DP600/LCS ناشي از سختيFZ بالاتر آن ( نسبت به اتصال LCS/LCS) و همچنين سفتي كمتر آن (نسبت به DP600/DP600) است.

مقايسه ويژگيهاي مكانيكي اتصالات مشابه و نامشابه
براي ارزيابي بيشتر ويژگي هاي مكانيكي اتصال نامشابه، استحكام و انرژي شكست اتصالات مشابه و نامشابه مقايسه شد. براي اين كار ويژگيهاي مكانيكي اتصالات در جريان جوشكاري 5/11 كيلوآمپر كه هر سه نوع اتصال حالت شكست محيطي داشتند، مقايسه گرديد. براي در نظر گرفتن اختلاف در اندازه دكمه جوش در سه نوع اتصال و مقايسه ويژگيهاي مكانيكي اين اتصالات، مقادير استحكام و انرژي شكست با تقسيم كردن بر اندازه دكمه جوش (D) نرماله شدند. شكل هاي 9 و 10 به ترتيب مقايسه استحكام و انرژي شكست اتصالات مشابه و نامشابه DP600 و LCS را نشان ميدهند.
استحكام يك جوش نقطه اي به فاكتورهاي گوناگوني از جمله مشخصه هاي هندسي دكمه جوش ( اندازه دكمه جوش، عمق فرورفتگي الكترود در ورق و …)، حالتشكست و استحكام محل شكست بستگي دارد. انرژي شكست يك جوش نقطه اي به صورت مساحت زير نمودار بار-جابهجايي تا نقطه بيشينه محاسبه ميشود[7]:
(4)
lmax
Energy Absorption = ∫ F dl ∝Pmax×Lmax
o
در رابطه بالا Pmax، نيروي بيشينه و Lmax، جابهجايي بيشينه، متناظر با نيروي بيشينه است. Lmax بيانگر شكل پذيري جوش است كه تابع شكل پذيري محل شكست است. بنابراين، مقدار انرژي جذب شده حين شكست تابع فاكتورهاي كنترل كننده استحكام شكست و شكل پذيري محل شكست است.
در اندازه دكمه جوشهاي بدست آمده در اين شرايط جوشكاري، هر سه اتصال در حالت محيطي دچار شكست شدند. همان گونه كه در شكل 9 مشاهده مي شود، استحكام جوش هاي DP600/DP600 بيشتر از استحكام جوشهاي LCS/LCS است. اين امر به دليل استحكام بالاتر فلز پايه DP600 نسبت به فلز پايه فولاد كم كربن است. استحكام DP600/DP600 و DP600/LCS تقريبا نزديك به هم هستند. دليل اين امر اين است كه شكست محيطي اتصال DP600/LCSاز فولاد DP600 شروع مي شود و بنابراين، استحكام اتصال DP600/LCS به وسيله استحكام فلز پايه DP600 كنترل ميشود.
با وجود استحكام تقريبا مشابه اتصالات
DP600/DP600 و DP600/LCS، انرژي شكست اتصال نامشابه DP600/LCS بيشتر است ( شكل10).
دليل اين امر را مي توان به شكل پذيري بالاتر فولاد LCS نسبت فولاد DP600 دانست. اين امر به افزايش تغيير شكل پلاستيك حين فرايند شكست محيطي دو سويه اتصالDP600/LCS كمك كرده و انرژي شكست اتصال افزايش مي يابد. انرژي شكست بالاي جوش هاي LCS/LCS ناشي از شكل پذيري بالاي LCS نسبت به
DP600مي باشد.

نتيجه گيري
ريزساختار و سختي FZ اتصال ناهمجنس جوش مقاومتي نقطه ايDP600/LCS تابع امتزاج شدن دو فلز پايه در هم و سرعت سرد شدن بالاي اين فرآيند ميباشد. ريزساختار FZ شامل مارتنزيت، مقداري فريت آلوتريمورفيك، فريت ويدمن اشتاتن و بينيت است. مقدار بيشينه سختي در HAZ سمت فولاد DP600 بيشتر از سختي FZ است زيرا سختيپذيري FZ به علت امتزاج شدن دو فلز پايه و كاهش درصد كربن و منگنزآن نسبت به قسمت درشت دانه HAZ سمت DP600 كاهش مي-
يابد.
بر خلاف انتظار اوليه، محل شكست در حالت محيطي از منطقه نرمتر (يعني طرف فولاد كم كربن) نبود و شكست از سمت DP600 رخ داد. اين امر را ميتوان به اختلاف رفتار كارسختي دو فلز پايه و تمركز تنش ناشي از پيك سختي در HAZ سمت DP600 نسبت داد.
يك اندازه دكمه جوش بحراني براي رسيدن به حالت شكست محيطي وجود دارد. اين اندازه دكمه بحراني تابع ويژگيهاي نيمرخ سختي ( نسبت سختي FZ به ميانگين سختي فلزهاي پايه) است.
اتصال DP600/DP600 بيشترين تمايل به شكست فصل مشتركي و اتصال DP600/LCS كمترين تمايل به شكست فصل مشتركي را از خود نشان دادند. اندازه
دكمه بحراني بالاي اتصال DP600/DP600 را ميتوان به نسبت سختي پايين آن مرتبط كرد. همچنين، اندازه
دكمه جوش بحراني پايين اتصال نامشابه DP600/LCS ناشي از سختيFZ بالاتر آن (نسبت به اتصال LCS/LCS) و همچنين، سفتي كمتر آن (نسبت به
.است (DP600/DP600
با وجود استحكام تقريبا مشابه اتصالات DP600/DP600 و DP600/LCS، انرژي شكست اتصال نامشابه DP600/LCS بيشتر است. دليل اين امر را مي توان به شكل پذيري بالاتر فولاد LCS نسبت به فولاد DP600 دانست. اين امر به افزايش تغيير شكل پلاستيك حين فرايند شكست محيطي دو سويه اتصال DP600/LCSكمك كرده و انرژي شكست اتصال افزايش مييابد. انرژي شكست بالاي جوش هاي LCS/LCS ناشي از شكل پذيري بالاي LCS نسبت به
DP600 مي باشد.

Mosavizadeh, P. H. Marashi and M. Goodarzi, “Effect of Weld Nugget Size on Overload Failure Mode of Resistance Spot Welds”, Sci. Technol. Weld. Joining, Vol. 12, pp. 217-225, 2007.
M. Pouranvari, S.P.H. Marashi, Key factors influencing mechanical performance of dual phase steel resistance spot welds, Sci Technol Weld Join, Vol15,pp.149-155, 2010.
X. Sun, E.V. Stephens, M.A. Khaleel, Effects of fusion zone size and failure mode on peak load and energy absorption of advanced high strength steel spot welds under lap shear loading conditions, Eng. Fail. Anal., Vol.15,pp.356-367,2008.
M. Marya, K. Wang, L. G. Hector, X. Gayden, Tensile-Shear Forces and Fracture Modes in Single and Multiple Weld Specimens in Dual-Phase Steels, J. Manufact.
Sci. Eng., Vol.128, pp. 287-298, 2006.
M. Alenius, P. Pohjanne, Somervuori M., Hanninen H., ” Exploring the Mechanical Properties of Spot Welded Dissimilar Joints
Refrences
A. Bag, K. Ray K, Dwarakadasa E.S., “Influence of martensite content and morphology on the toughness and fatigue behavior of high-martensite dual-phase steels”, Metallurgical and Materials Transactions A,
Vol.32, pp. 2207-2217, 2001.
M. D.Tumuluru, “Resistance spot welding of coated high-strength dual phase steels”, Weld J. ,Vol. 87,pp.31-37,2007
H. Zhang, J. Senkara, Resistance welding: fundamentals and applications, Taylor & Francis CRC press, 2005.
M. Pouranvari, A. Abedi, P. Marashi, M. Goodarzi, “Effect of expulsion on peak load and energy absorption of low carbon resistance spot welds”, Sci. Technol. Weld. Joining, Vol. 13, pp.39-43, 2008.
Y. J. Chao, “Failure Mode of Resistance Spot Welds: Interfacial Versus Pullout”, Sci. Technol. Weld. Joining, Vol. 8, pp. 133-137, 2003.
M. Pouranvari, H. R. Asgari, S. M.
Low Carbon Galvanized & Austenitic Stainless Steels”, Mater. Sci Eng. A, Vol.480,pp.175-180,2008.
12- S. Poggio, M. Ponte, C. Gambaro, J. Adamowski, Resistance spot welding of for Stainless and Galvanized Steels”, Weld. J., Vol.85,pp.305s–313s, 2006.
11- P. Marashi, M. Pouranvari, S. Amirabdollahian, A. Abedi, M. Goodarzi, “Microstructure and Failure Behavior of Dissimilar Resistance Spot Welds between
M. Marya, X.Q. Gayden, “Development of Requirements for resistance Spot Welding Dual-Phase (DP600) Steels Part 2: Statistical Analyses and Process Maps”, Weld J., Vol. 84, pp.197s–204s, 2005.
‘Recommended practices for test methods and evaluation the resistance spot welding behavior of automotive sheet steels’, ANSI/AWS/SAE D8?9-97, 1997.
J. E. Gould, S. P. Khurana, T. Li, “Predictions of microstructures when welding automotive advanced high-strength steels”, Weld J., Vol. 86, pp.111s-116s, 2006.
M. Milititsky, E. Pakalnins, C. H. Jiang A. Thompson, “On characteristics of DP600 resistance spot welds”, SAE Report 2003-010520, Warrendale, PA, USA, 2003.
20-http://homepage3.nifty.com/yurioka/ exp. Html
advanced high strength steel DP600, Super High Strength Steels. Proc. 1st International Conference, Rome, pp.1-13, 2005.
S. Daneshpour, S. Riekehr, M. Kocak and C. H. J. Gerritsen, Mechanical and fatigue behaviour of laser and resistance spot welds in advanced high strength steels وSci.
Technol. Weld. Joining, 14, 20-25, 2009.
M.S. Khan, S.D. Bhole, D.L. Chen, E. Biro, G. Boudreau, J. van Deventer, ” Welding behaviour, microstructure and mechanical properties of dissimilar resistance spot welds between galvannealed HSLA350 and DP600 steels”, Sci. Technol. Weld. Joining, Vol.14, pp.616-625, 2009.
V. H. B. Hernandez, M. L. Kuntz, M. I. Khan, Y. Zhou, “Influence of weld size and microstruture of dissimilar AHSS resistance spot welds “, Sci. Technol. Weld.
Joining,Vol.13, pp.769-776, 2008.

پيوستها
جدول 1- تركيب شيميايي ورق فولاد دوفازي DP600 و فولاد كم كربن LCS ( درصد وزني)
C Mn Si S P Fe
DP600 0.135 1.28 0.388 0.004 0.038 Base
LCS 0.065 0.204 0.095 0.017 0.018 Base
جدول 2- ويژگي هاي مكانيكي ورق فولاد دوفازي DP600 و فولاد كم كربن LCS *
YS UTS n EL(%) Hardness (HV0.1) (MPa) (MPa)
DP600 345 615 0.18 22 200
LCS 185 330 0.24 43 123
* YS: استحكام تسليم، UTS: استحكام كششي نهايي، n: ضريب كارسختي، EL: درصد ازدياد طول در لحظه ي شكست

جدول 3- برنامه جوشكاري
Welding Current (kA) 7.5 -11.5
Welding Time (s) 0.5
Electrode Force (kN) 5.1
Holding Time (s) 0.2

جدول 4- مشخصه هاي سختي و حالت شكست اتصالات مشابه و نامشابه

Failure

Mode

Materials
combinations

FZ C
eq

FZ hardness
HV
0.1
)
(

H
FZ
/0.5(H
BM1
+
H
BM2
)

IF

PF

Failure

Mode


دیدگاهتان را بنویسید