Resistance spot welding experimental study of AA1100 aluminum alloy and SGACD zinc coated steel lab joint
โดย ทิวาพร ใจกว้าง
ปี 2556
บทคัดย่อ
การเชื่อมวัสดุอลูมิเนียมผสมและเหล็กกล้าต้องอาศัยกระบวนการควบคุมตัวแปรในการเชื่อมให้มีความเหมาะสม ทั้งนี้เนื่องจากจุดหลอมละลายของวัสดุทั้งสองชนิดมีความแตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม ความต้องการในการใช้รอยต่อแบบนี้มีปริมาณเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเพราะรอยต่อชนิดนี้สามารถลดน้ำหนักรวมของรถยนต์และส่งผลต่อการประหยัดการใช้พลังงานได้ งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาอิทธิพลของตัวแปรการเชื่อมต้านทานแบบจุดที่มีผลต่อความแข็งแรงของรอยต่อวัสดุอลูมิเนียมกับเหล็กกล้าโดยการศึกษาเปรียบเทียบความแข็งแรงและโครงสร้างจุลภาคของรอยต่อ
ในการศึกษาวิจัยนี้จะใช้การทดสอบรอยต่อวัสดุอลูมิเนียมผสมเกรดเอ AA1100 และเหล็กกล้าเคลือบสังกะสี SGACD ที่เชื่อมต่อด้วยกระบวนการเชื่อมความต้านทานแบบจุด โดยการทดลองเปลี่ยนค่าตัวแปรการเชื่อมซึ่งประกอบด้วย กระแสไฟเชื่อม เวลากดแช่ และแรงดันกดปลายอิเล็กโทรด จากนั้นนำชิ้นงานที่ได้ไปทดสอบแรงดึงเพื่อหาความแข็งแรงของรอยต่อและตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคเพื่อเปรียบเทียบกัน
จากผลการทดลองพบว่าขนาดของกระแสไฟ เวลากดแช่ และแรงกดที่ใช้ในการเชื่อมมีอิทธิพลค่าความแข็งแรงของรอยต่อ เพิ่มขนาดกระแสไฟจะทำให้การกระจายตัวของอลูมิเนียมบริเวณผิวสัมผัสของรอยต่อเกยดีขึ้น เวลากดแช่โทรศัพท์ที่เพิ่มขึ้นส่งผลทำให้การเกาะยึดของโลหะดีขึ้นและการใช้แรงดันกดอิเล็กโทรดที่เหมาะสม จะทำให้ได้ค่าความแข็งแรงดึงสูง ซึ่งขนาดตัวแปรการเชื่อมที่สุดคือการใช้กระแสไฟเชื่อม 95 kA เวลากดแช่ 10 cycle และแรงดันปลายอิเล็กโทรด 0.10 MPa ซึ่งจะทำให้รอยต่อมีความทนต่อแรงดึงสูงสุดเท่ากับ 2200 N อย่างไรก็ตามการกำหนดค่าตัวแปรที่ไม่เหมาะสมมีผลทำให้โครงสร้างมหภาคและจุลภาคของรอยต่อเกยเสียรูปและการยึดเกาะของวัสดุที่ผิวสัมผัสลดลง ส่งผลความแข็งแรงของรอยเชื่อมลดลง โครงสร้างมหภาคของรอยต่อเกยอยู่ในระดับ C ของมาตรฐานอุตสาหกรรมญี่ปุ่น JIS Z31339 สามารถนำไปใช้ในงานผลิตรถยนต์ได้
Joint welding of an aluminum alloy and a carbon steel are difficult due to of the difference of the material properties. However, the need of this joint is increasing in an automobile industry because it could reduce the gross automobile weight and reserve the energy. This research aims to study the influence of the resistance spot welding parameters of the aluminum and the carbon steel materials on the tensile strength and the welded microstructure.
The experiments were carried out by using the AA1100 aluminum alloys and the SGACD zinc coated steel. The resistance spot welding process was conducted by varying the three welding parameters i.e. welding current, holding time and electrode tip pressure. The welded samples were tested by using tensile test and microstructure test. The tests results were analyzed to identify the influences of those parameters.
The experimental results showed that welding current, holding time and electrode tip pressure were directly influence the tensile strength and the welded microstructure the joints. The shear tensile strength of the joint tended to increase when increasing the current and the holding time. However applied too high electrode tip pressure was affected the joint macrostructure and microstructure and also decreased the bonging between the materials. The optimum parameters for the electrode tip pressure were 95 kA welding current, 10 cycle holding time and 0.10 MPa tip pressure, which had a tensile strength of up to 2200 N however. The macrostructure profile of the joint was similar to the C class of the JIS Z31339, which could apply in automobile industry.