CuNiCr + Mo + Nb24+V6 (1)
+ +}
15205
که در آن:
A(C) = 0.75+ 0.25tanh{20(C-0.12)} (2)
همانگونه که در جدول 3 مشاهده می شود، بین کربنمعادل Yurioka و سختی FZ رابطه ای مستقیم وجوددارد.
یکی از ویژگیهای جالب نیمرخ سختی اتصال نامشابهوجود یک تغییر شدید در نیمرخ سختی در مرز HAZDP/FZ است. ریزساختار این منطقه در شکل 4 نشان داده شده است. مقدار مارتنزیت تشکیل شده در مرز HAZDP/FZ بیشتر از مقدار مارتنزیت تشکیل شده در FZ است. همان گونه که مشاهده می شود، سختی این منطقه 400 ویکرز است.
مارتنزیتی بودن ساختار HAZDP در مجاورت FZ بهدلیل الف) درشت بودن اندازه دانه آستنیت ناشی از سیکل حرارتی جوشکاری (افزایش اندازه دانه موجب افزایش قابلیت سختیپذیری و تشکیل مارتنزیت می شود )، ب) بالاتر بودن سختیپذیری فولاد DP600 نسبت بهفولاد کم کربن به علت بیشتر بودن درصد کربن و منگنز آن و ج) بالابودن سرعت سرد شدن در این منطقه است. سختی HAZDP/FZ در حد سختی 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 کاهش قابلیت سختی پذیری FZ نسبت به سختی پذیری HAZ در طرف DP600 میشود. سختی HAZDP 27/1 برابر سختی FZ است.
شکل 5 تغییرات اندازه دکمه جوش و حالت شکست اتصالات مشابه و نامشابه را بر حسب جریان جوشکاری در اتصال مشابه فولاد ساده کم کربن (LCS/LCS)، اتصال مشابه فولاد دوفازی (0DP600/DP60) و اتصال نامشابه فولاد دوفازی و فولاد ساده کم کربن (LCS/DP600) نشان می دهد. همان گونه که مشاهده می شود، با افزایش جریان جوشکاری به دلیل افزایش حرارت تولیدی در فصل مشترک دو ورق، اندازه دکمه جوش افزایش می یابد. همان گونه که مشاهده می شود، به دلیل اختلاف مقاومت الکتریکی دو فولاد مقداری تفاوت در اندازه دکمه جوش ها وجود دارد. حضور مارتنزیت در فولاد DP600 موجب افزایش مقاومت الکتریکی آن می شود [20] که این موجب افزایش نرخ رشد دکمه جوش می شود.

حالت شکست اتصال نامشابه DP600/LCS
در اینجا منظور از حالت شکست جوشهای نقطه ای، حالت و چگونگی شکست ماکروسکوپی جوشهای نقطه ای حین بارگذاری است. دو حالت شکست در اتصال نامشابه DP600/LCS مشاهده شد: حالت شکست فصل مشترکی (شکل 6) و حالت شکست محیطی ( شکل 7).
همان گونه که مشهود است، شکست محیطی از منظر ماکروسکوپی همراه با تغییر شکل پلاستیک قابل توجهی است حال آنکه در شکست فصل مشترکی تغییر شکل پلاستیک ناچیزی در دکمه جوش رخ میدهد. بنابراین، حالت شکست محیطی به دلیل تغییر شکل پلاستیک و قابلیت جذب انرژی بالای همراه با آن، حالت شکست ترجیحی است؛ حال آنکه شکست فصل مشترکی که یک شکست کم انرژی است، می تواند موجب کاهش شدید قابلیت اعتماد به خودرو در شرایط تصادف شود. منحنی نیرو- جابهجایی مربوط به اتصال نامشابه که در حالت محیطی دچار شکسته شده است، به همراه منحنی سفتی (dF/dX) در شکل 8 نشان داده شده است. تغییر در شیب منحنی نیرو- جابهجایی را میتوان به تغییر در مسیر رشد ترک مرتبط کرد. حالت شکست محیطی در اتصال نامشابه DP600/LCS دو مشخصه جالب دارد:
همان گونه که در منحنی های نیرو- جابهجایی و dF/dX مشخص است، شکست محیطی یک شکست دو ورقه است (یعنی شکست در هر دو ورق رخ داده است، شکل 8 را ببینید). در تمام جوش هایی که در حالت محیطی دچار شکست شدند، شکست ب ه وسیله جوانه زنی ترک از حول دکمه جوش در سمت فولاد DP شروع شد (شکل8). با رشد ترک در اطراف دکمه جوش در سمت DP، یک ترک دیگر در سمت LCS جوانه زده و رشد می کند. سپس شکست نهایی رخ میدهد.
یکی دیگر از پدیدههای جالب مشاهده شده در این پژوهش، محل شروع شکست در حالت محیطی است. همان گونه که در شکل 8 مشاهده می شود، شکست از سمت DP600 آغاز شده است. از آن جایی که مکانیزم شکست محیطی جوشهای نقطه ای در آزمایش کشش- برش گردنی شدن در جهت ضخامت است، انتظار میرودکه شکست محیطی نمونههای آزمایش کشش- برش ازنرم ترین منطقه جوش آغاز شود. با این وجود، در اینپژوهش، مشاهده شد که شکست از سمت مستحکم تر یعنی فولاد DP600 شروع میشود. گزارشهای کمی در مورد این پدیده نامعمول وجود دارد. Baltazar و همکارانش [15] گزارش کردند که شکست محیطی اتصال نامشابه DP600/DP780 در آزمایش کشش- برش از سمت مستحکمتر، یعنی DP780 آغاز میشود. آنها این پدیده را به اختلاف رفتار کارسختی دو فولاد DP780 و DP600 مرتبط کردند. در این کار، پدیده مشاهده شده را می توان به صورت زیر توضیح داد: ورقLCS استحکام تسلیم کمتری نسبت به DP600 دارد. بنابراین، حین بارگذاری، ورق LCS ابتدا تسلیم شده و سپس شروع به کارسختی می کند. کارسختی LCS میتواند موجب انتقال کرنش به سمت DP600 شود. افزون بر این، سختی بالای FZ/HAZDP می تواند به صورت یک شیار متالوریکی عمل کرده و موجب تمرکز تنش در سمت DP600 شود. این امر می تواند، توزیع کرنش را تحت تاثیر قرار داده و شروع شکست از سمت DP600 را تشویق کند.

انتقال حالت شکست از فصل مشترکی به محیطی در اتصال مشابه و نامشابه
حالت شکست جوشهای نقطهای در شرایط گوناگون جوشکاری با بررسی سطح شکست اتصالات مشابه و نامشابه تعیین شد. براساس شکل 5 برای هر کدام از اتصالات مشابه و نامشابه، با افزایش جریان جوشکاری حالت شکست از IF به PF تغییر می کند. کمترین جریان جوشکاری برای جلوگیری از شکست فصل مشترکی هر یک از اتصالات LCS/LCS ،DP600/DP600 و DP600/LCS به ترتیب 5/10، 5/11 و 5/10 کیلوآمپر است.
کمترین اندازه دکمه جوش لازم برای اطمینان از رسیدن به حالت شکست محیطی و بیشترین اندازه دکمه جوشی که در حالت فصل مشترکی دچار شکست شده است، برای این سه اتصال در جدول 3 آورده شده است.
قطر دکمه بحرانی بین این دو مقدار قرار دارد. اندازه دکمه جوش بحرانی برای هر اتصال در شکل 5 آورده شده است.
همان گونه که مشخص است، اندازه دکمه جوش بحرانی تابع نوع اتصال است. جوش های LCS/LCS هنگامی که اندازه دکمه جوش بیشتر از 9/7 میلیمتر باشد، در حالت محیطی دچار شکست می شوند. جوش های 0DP600/DP60 هنگامی که اندازه دکمه جوش بیشتر از 1/9 میلیمتر باشد، در حالت محیطی دچار شکست میشوند. جوش های DP600/LCS، کمترین تمایل به شکست فصل مشترکی را از خود نشان میدهند. اندازه دکمه جوش بحرانی برای این اتصال از دیگر اتصالات کمتر است. برای تحلیل رفتار یاد شده باید به چند نکته توجه کرد:
1) در آزمایش کشش- برش، نیروی محرکه حالت IF تنشهای برشی در فصل مشترک ورق/ ورق است. مقدار تنشهای برشی اعمالی به فصل مشترک تابع اندازه دکمه جوش در فصل مشترک ورق/ ورق است. مقاومت دکمه در برابر شکست فصل مشترکی یک جوش نقطه ای با یک اندازه دکمه جوش معین تابع سختی FZ است. سختی بیشتر FZ منجر به تمایل کمتر به شکست فصل مشترکی می شود.
2)نیروی محرکه حالت شکست PF در آزمایش کشش- برش، تنش های کششی در اطراف دکمه جوش هستند.
تنشهای کششی عمدتا ناشی از ممان خمشی ناشی از لب به لب سوار شدن دو ورق و چرخش دکمه جوش حین بارگذاری است. در واقع، تنش های خمشی- کششی، نقشی مهم در حالت شکست محیطی بازی می کنند. بین مقدار زاویه چرخش حین آزمایش کشش- برش و تمایل به حالت شکست فصل مشترکی رابطه وجود دارد. هرچه نمونه سفتی بالاتری داشته و در نتیجه، تمایل به چرخش نمونه کمتر باشد، تمایل به شکست فصل مشترکی بیشتر است. در نتیجه، فلزات پایه با استحکام تسلیم و استحکام کششی بیشتر تمایل به شکست در حالت فصل مشترکی بیشتری دارند. بنابراین، هرچه نمونه سفتتر باشد، تمایل به شکست محیطی کمتر است. برای یک برآورد اولیه می توان سفتی نمونه را به میانگین سختی فلزات پایهنسبت داد.
3) بنابراین تمایل به شکست در حالت محیطی متناسب است با نسبت سختی FZ به میانگین سختی فلزهای پایه،یعنی
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 تحلیل بالا، مهمترین فاکتور متالورژیکی کنترل کننده حالت شکست جوش های مقاومتی نقطه ای حین آزمایش کشش- برش، نسبت سختی دکمه جوش به میانگین سختی دو فلزپایه است. بنابراین، برای تحلیل انتقال حالت شکست از حالت فصل مشترکی به حالت محیطی در اتصالات مشابه و نامشابه لازم است نیمرخ سختی اتصال بررسی و مقایسه شود. مقادیر نسبت سختی برای سه نوع اتصال در جدول 3 داده شده است. براساس این جدول، اندازه دکمه بحرانی بالای اتصال DP600/DP600 را می توان به نسبت سختی پایین آن مرتبط کرد. همچنین، اندازه دکمه جوش بحرانی پایین اتصال نامشابه DP600/LCS ناشی از سختیFZ بالاتر آن ( نسبت به اتصال LCS/LCS) و همچنین سفتی کمتر آن (نسبت به DP600/DP600) است.

مقایسه ویژگیهای مکانیکی اتصالات مشابه و نامشابه
برای ارزیابی بیشتر ویژگی های مکانیکی اتصال نامشابه، استحکام و انرژی شکست اتصالات مشابه و نامشابه مقایسه شد. برای این کار ویژگیهای مکانیکی اتصالات در جریان جوشکاری 5/11 کیلوآمپر که هر سه نوع اتصال حالت شکست محیطی داشتند، مقایسه گردید. برای در نظر گرفتن اختلاف در اندازه دکمه جوش در سه نوع اتصال و مقایسه ویژگیهای مکانیکی این اتصالات، مقادیر استحکام و انرژی شکست با تقسیم کردن بر اندازه دکمه جوش (D) نرماله شدند. شکل های 9 و 10 به ترتیب مقایسه استحکام و انرژی شکست اتصالات مشابه و نامشابه DP600 و LCS را نشان میدهند.
استحکام یک جوش نقطه ای به فاکتورهای گوناگونی از جمله مشخصه های هندسی دکمه جوش ( اندازه دکمه جوش، عمق فرورفتگی الکترود در ورق و …)، حالتشکست و استحکام محل شکست بستگی دارد. انرژی شکست یک جوش نقطه ای به صورت مساحت زیر نمودار بار-جابهجایی تا نقطه بیشینه محاسبه میشود[7]:
(4)
lmax
Energy Absorption = ∫ F dl ∝Pmax×Lmax
o
در رابطه بالا Pmax، نیروی بیشینه و Lmax، جابهجایی بیشینه، متناظر با نیروی بیشینه است. Lmax بیانگر شکل پذیری جوش است که تابع شکل پذیری محل شکست است. بنابراین، مقدار انرژی جذب شده حین شکست تابع فاکتورهای کنترل کننده استحکام شکست و شکل پذیری محل شکست است.
در اندازه دکمه جوشهای بدست آمده در این شرایط جوشکاری، هر سه اتصال در حالت محیطی دچار شکست شدند. همان گونه که در شکل 9 مشاهده می شود، استحکام جوش های DP600/DP600 بیشتر از استحکام جوشهای LCS/LCS است. این امر به دلیل استحکام بالاتر فلز پایه DP600 نسبت به فلز پایه فولاد کم کربن است. استحکام DP600/DP600 و DP600/LCS تقریبا نزدیک به هم هستند. دلیل این امر این است که شکست محیطی اتصال DP600/LCSاز فولاد DP600 شروع می شود و بنابراین، استحکام اتصال DP600/LCS به وسیله استحکام فلز پایه DP600 کنترل میشود.
با وجود استحکام تقریبا مشابه اتصالات
DP600/DP600 و DP600/LCS، انرژی شکست اتصال نامشابه DP600/LCS بیشتر است ( شکل10).
دلیل این امر را می توان به شکل پذیری بالاتر فولاد LCS نسبت فولاد DP600 دانست. این امر به افزایش تغییر شکل پلاستیک حین فرایند شکست محیطی دو سویه اتصالDP600/LCS کمک کرده و انرژی شکست اتصال افزایش می یابد. انرژی شکست بالای جوش های LCS/LCS ناشی از شکل پذیری بالای LCS نسبت به
DP600می باشد.

نتیجه گیری
ریزساختار و سختی FZ اتصال ناهمجنس جوش مقاومتی نقطه ایDP600/LCS تابع امتزاج شدن دو فلز پایه در هم و سرعت سرد شدن بالای این فرآیند میباشد. ریزساختار FZ شامل مارتنزیت، مقداری فریت آلوتریمورفیک، فریت ویدمن اشتاتن و بینیت است. مقدار بیشینه سختی در HAZ سمت فولاد DP600 بیشتر از سختی FZ است زیرا سختیپذیری FZ به علت امتزاج شدن دو فلز پایه و کاهش درصد کربن و منگنزآن نسبت به قسمت درشت دانه HAZ سمت DP600 کاهش می-
یابد.
بر خلاف انتظار اولیه، محل شکست در حالت محیطی از منطقه نرمتر (یعنی طرف فولاد کم کربن) نبود و شکست از سمت DP600 رخ داد. این امر را میتوان به اختلاف رفتار کارسختی دو فلز پایه و تمرکز تنش ناشی از پیک سختی در HAZ سمت DP600 نسبت داد.
یک اندازه دکمه جوش بحرانی برای رسیدن به حالت شکست محیطی وجود دارد. این اندازه دکمه بحرانی تابع ویژگیهای نیمرخ سختی ( نسبت سختی FZ به میانگین سختی فلزهای پایه) است.
اتصال DP600/DP600 بیشترین تمایل به شکست فصل مشترکی و اتصال DP600/LCS کمترین تمایل به شکست فصل مشترکی را از خود نشان دادند. اندازه
دکمه بحرانی بالای اتصال DP600/DP600 را میتوان به نسبت سختی پایین آن مرتبط کرد. همچنین، اندازه
دکمه جوش بحرانی پایین اتصال نامشابه DP600/LCS ناشی از سختیFZ بالاتر آن (نسبت به اتصال LCS/LCS) و همچنین، سفتی کمتر آن (نسبت به
.است (DP600/DP600
با وجود استحکام تقریبا مشابه اتصالات DP600/DP600 و DP600/LCS، انرژی شکست اتصال نامشابه DP600/LCS بیشتر است. دلیل این امر را می توان به شکل پذیری بالاتر فولاد LCS نسبت به فولاد DP600 دانست. این امر به افزایش تغییر شکل پلاستیک حین فرایند شکست محیطی دو سویه اتصال DP600/LCSکمک کرده و انرژی شکست اتصال افزایش مییابد. انرژی شکست بالای جوش های LCS/LCS ناشی از شکل پذیری بالای LCS نسبت به
DP600 می 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.

پیوستها
جدول 1- ترکیب شیمیایی ورق فولاد دوفازی DP600 و فولاد کم کربن LCS ( درصد وزنی)
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- ویژگی های مکانیکی ورق فولاد دوفازی DP600 و فولاد کم کربن 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: استحکام تسلیم، UTS: استحکام کششی نهایی، n: ضریب کارسختی، EL: درصد ازدیاد طول در لحظه ی شکست

جدول 3- برنامه جوشکاری
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 های سختی و حالت شکست 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

  • 1

پاسخ دهید