مهندسی ساخت و تولید ایران

مهندسی ساخت و تولید ایران

اثر ضخامت پوشش فولاد گالوانیزه گرم پیوسته بر خواص اتصال غیرهمسان فولاد-منیزیم به روش جوش نقطه‌ای مقاومتی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران
3 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران
چکیده
استفاده از فلزات سبک به­‌جای فولاد در بخش‌­هایی از بدنه و سازه­‌ی خودروها به­‌عنوان یک روش کاهش وزن خودرو با هدف کاهش مصرف سوخت مورد­توجه خودروسازان و محققان قرار گرفته است. از همین رو، در این تحقیق به بررسی اتصال غیر همسان منیزیم-فولاد به روش جوش نقطه­‌ای مقاومتی پرداخته شده و ضخامت پوشش Zn در فولاد گالوانیزه گرم پیوسته به‌­عنوان یک پارامتر در نظر گرفته شده است. ورق منیزیم AZ31 و فولاد گالوانیزه گرم پیوسته­‌ی مورد­استفاده در بدنه­‌ی خودرو­ها برای این تحقیق استفاده شده است. برای بررسی اثر ضخامت پوشش بر اتصال، دو ضخامت µm 5 و µm10 بر روی ورق گالوانیزه ایجاد شده است. علاوه بر آن، از دستگاه با منبع جریان متناوب برای فرآیند جوشکاری استفاده شده است. برای کنترل توزیع حرارت در فرآیند جوشکاری از دو الکترود با هندسه متفاوت استفاده شده است که یک الکترود با سطح تماس کروی در سمت منیزیم و یک الکترود با سطح تماس تخت در سمت فولاد در نظر گرفته شده است. برای بررسی اتصال آزمون کشش و همچنین بررسی ساختار اتصال با میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی انجام شده است. نتایج به‌دست‌­آمده نشان‌­دهنده افزایش استحکام کششی اتصال به میزان 13 درصد به ازایµm 5 افزایش ضخامت پوشش می‌­باشد. همچنین افزایش ضخامت پوشش موجب کاهش اندازه‌­ی دانه­‌ها در ناحیه دکمه جوش می‌­شود که به دلیل افزایش درصد Zn در ناحیه دکمه جوش می­‌باشد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The effect of continuous hot-dip galvanized steel coating thickness on the properties of dissimilar steel-magnesium joining using resistance spot welding

نویسندگان English

Ali Dehghani 1
Sadegh Bidarmaghz 2
Mohammad Sedighi 3
1 PhD Student, School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
2 MSc Student, School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
3 Professor, School of Mechanical Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده English

The use of light metals instead of steel in parts of the vehicle body to reduce weight and thus lower fuel consumption has attracted the attention of car manufacturers and researchers. Therefore, this study investigates the dissimilar joining of magnesium and steel sheets by resistance spot welding and the thickness of galvanized steel sheet coating is considered as an effective parameter for the joint strength. The materials used in this work were AZ31B Mg alloy sheet and hot-dip galvanized steel sheet. To investigate the influence of the coating thickness on the joint, two coating thicknesses of 5 and 10 µm were applied to the steel sheet. also to balance the thermal generation on both sides of Mg and Steel sheet, two electrodes with different geometries were used, flat electrode on the steel side and domed electrode on the Magnesium side. Tensile-shear tests were performed on the samples using a tensile testing machine and the microstructure was analyzed using optical and SEM microscopy. The results show a 13% increase in joint strength at a coating thickness of 10 µm. The studies show that increasing the coating thickness from 5µm to 10 µm, reduces the grain size in the nugget  and thus increases the strength.

کلیدواژه‌ها English

Spot Welding Process
Magnesium
Galvanized Steel Sheet
Dissimilar Joints
Coating Thickness
[1] Munitz A, Kohn G, Cotler C. Resistance spot welding of Mg-AM50 and Mg-AZ91D alloys. TMS (The Minerals, Metals & Materials Society). 2002.
[2] Yarong W, Jicai F. Influence of Surface Condition on Expulsion in Spot Welding AZ31B Magnesium Alloy. Journal of Materials Sciences and Technology. 2005 Sep 28;21(05):749.
[3] Liu L, Zhou SQ, Tian YH, Feng JC, Jung JP, Zhou YN. Effects of surface conditions on resistance spot welding of Mg alloy AZ31. Science and Technology of Welding and Joining. 2009 May 1;14(4):356-61.
[4] Qiu R, Shi H, Yu H, Zhang K, Tu Y, Satonaka S. Effects of electrode force on the characteristic of magnesium alloy joint welded by resistance spot welding with cover plates. Materials and Manufacturing Processes. 2010 Dec 3;25(11):1304-8. doi: 10.1080/10426914.2010.505619
[5] Qiu RF, Satonaka S, Iwamoto C. Mechanical properties and microstructures of magnesium alloy AZ31B joint fabricated by resistance spot welding with cover plates. Science and Technology of Welding and Joining. 2009 Nov 1;14(8):691-7. doi: 10.1179/136217108X365313
[6] Sun M, Niknejad ST, Zhang G, Lee MK, Wu L, Zhou Y. Microstructure and mechanical properties of resistance spot welded AZ31/AA5754 using a nickel interlayer. Materials & Design. 2015 Dec 15;87:905-13. doi: 10.1016/j.matdes.2015.08.097
[7] Miyamoto K, Nakagawa S, Sakamoto H, Iwatani S, Hojo S, Tachibana T, Ogura T, Hirose A, Kojiro K. Dissimilar Joining of Magnesium Alloy and Steel by Resistance Spot Welding. Transactions of Society of Automotive Engineers of Japan. 2012 Mar;43(6).
[8] Zhang K, Wu L, Tan C, Sun Y, Chen B, Song X. Influence of Al-Si coating on resistance spot welding of Mg to 22MnB5 boron steel. Journal of Materials Processing Technology. 2019 Sep 1;271:23-35. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2019.03.024
[9] Sun M, Niknejad ST, Gao H, Wu L, Zhou Y. Mechanical properties of dissimilar resistance spot welds of aluminum to magnesium with Sn-coated steel interlayer. Materials & Design. 2016 Feb 5;91:331-9. doi: 10.1016/j.matdes.2015.11.121
[10] Jiang X, Yu H, Lin Q, Xu R. Effects of Cu-Zn alloy additions on microstructure and strength of welded joints between magnesium alloy and mild steel. In2015 International Conference on Mechatronics, Electronic, Industrial and Control Engineering (MEIC-15) 2015 Apr (pp. 616-619). Atlantis Press. doi: 10.2991/meic-15.2015.140
[11] Manladan SM, Yusof F, Ramesh S, Zhang Y, Luo Z, Ling Z. Microstructure and mechanical properties of resistance spot welded in welding-brazing mode and resistance element welded magnesium alloy/austenitic stainless-steel joints. Journal of Materials Processing Technology. 2017 Dec 1;250:45-54. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2017.07.006
[12] Liu L, Xiao L, Feng JC, Tian YH, Zhou SQ, Zhou Y. The mechanisms of resistance spot welding of magnesium to steel. Metallurgical and Materials Transactions A. 2010 Oct;41:2651-61. doi: 10.1007/s11661-010-0333-0
[13] Xu W, Chen DL, Liu L, Mori H, Zhou Y. Microstructure and mechanical properties of weld-bonded and resistance spot welded magnesium-to-steel dissimilar joints. Materials Science and Engineering. A. 2012 Mar 1;537:11-24. doi: 10.1016/j.msea.2011.12.096
[14] Feng Y, Li Y, Luo Z, Ling Z, Wang Z. Resistance spot welding of Mg to electro-galvanized steel with hot-dip galvanized steel interlayer. Journal of Materials Processing Technology. 2016 Oct 1;236:114-22. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2016.05.015
[15] Liu L, Xiao L, Chen DL, Feng JC, Kim S, Zhou Y. Microstructure and fatigue properties of Mg-to-steel dissimilar resistance spot welds. Materials & Design. 2013 Mar 1;45:336-42. doi: 10.1016/j.matdes.2012.08.018
[16] Zhang Y, Zhou Z, Fu Y, Li H, Li Z, Mariusz B, Senkara J. Effects of Al/Zn interlayer on the solidification path and liquation cracking susceptibility of AZ31/ZK61 dissimilar magnesium alloy resistance spot welding joints. Journal of Manufacturing Processes. 2022 Mar 1;75:60-71. doi: 10.1016/j.jmapro.2021.12.017
[17] Feng JC, Wang YR, Zhang ZD. Nugget growth characteristic for AZ31B magnesium alloy during resistance spot welding. Science and Technology of Welding and Joining. 2006 Mar 1;11(2):154-62. doi: 10.1179/174329306X84364
[18] Penner P. Resistance spot welding of Al to Mg with different interlayers (Master's thesis, University of Waterloo).
[19] Safanama DS, Marashi SP, Pouranvari M. Similar and dissimilar resistance spot welding of martensitic advanced high strength steel and low carbon steel: metallurgical characteristics and failure mode transition. Science and Technology of Welding and Joining. 2012 May 1;17(4):288-94. doi: 10.1179/1362171812Y.0000000006
[20] Behravesh SB, Jahed H, Lambert S. Characterization of magnesium spot welds under tensile and cyclic loadings. Materials & Design. 2011 Dec 1;32(10):4890-900.