55 Naukowo-Techniczna Konferencja Spawalnicza Zastosowane metod spawania niskoenergetycznego do ręcznego łączenia cienkościennych stali karoseryjnych dr inż. Marcin Korzeniowski dr inż. Paweł Kustroń dr inż. Tomasz Piwowarczyk    mgr inż. Agata Czubak 55 Naukowo-Techniczna Konferencja Spawalnicza Gdańsk- Sobieszewo 14-16.10.2013

Spawanie elementów cienościennych Z uwagi na niewielką grubość łączonych elementów ich spawanie za pomocą klasycznych metod łukowych staje się coraz rzadsze i zostaje zastępowane metodami, które zapewniając wymagane własności wytrzymałościowe złączom wprowadzają znacznie mniej ciepła do spoiny ograniczając jego wpływ na spawaną konstrukcję. Przeprowadzono badania (wizualne, wytrzymałościowe, pomiary twardości) , które umożliwiły obiektywną ocenę wybranych metod niskoenergetycznych w odniesieniu do spawania MAG w osłonie CO2.

Wykorzystane metody W badaniach wykorzystano metody: MAG – spawanie łukiem zwarciowym w osłonie CO2 ColdArc – niskoenergetyczną metodę Firmy EWM CMT (Cold Metal Transfer) – Firmy Fronius

Niskoenergetyczne metody spawania EWM ColdArc Fronius - CMT

Charakterystyka stali wykorzystanych do badań – stale DP, HSLA i DC Stale DP (dual phase) Stale te umacniane są przez transformację fazową, która zachodzi na etapie przygotowania materiału, Mikrostrukturę stali dwufazowej (DP) tworzy mieszanina osnowy z „wyspami” martenzytu w ilości od 5% do 30%. Obecność twardych wysepek martenzytu powoduje, że wyroby kształtowane na zimno z tych blach silnie się umacniają i wykazują duża wytrzymałość na Zmęczenie.

Charakterystyka stali wykorzystanych do badań – stale DP, HSLA i DC Stale HSLA Stale konstrukcyjne o podwyższonej wytrzymałości, zawartość mikrododatków (Ti,Nb,V) powoduje rozdrobnienie ziaren ferrytu. zastosowanie obróbki cieplno mechanicznej pozwala na uzyskanie bardzo drobnego ziarna, w porównaniu do klasycznych niestopowych stali niskowęglowych o podobnej zawartości węgla stale HSLA cechują się prawie 2-krotnie większą Rp i Re. Stale DC Przeznaczone przede wszystkim do procesów tłoczenia, między innymi w przemyśle motoryzacyjnym. Jej cechy to: dobra spawalność  oraz brak konieczności stosowania dodatkowych zabiegów w czasie łączenia tych materiałów

Materiały wykorzystane do badań Składy chemiczne stali wykorzystanych do badań Własności mechaniczne stali wykorzystanych do badań

Proces spawania - parametry Dla każdej metody spawania wykonano 2 spoiny o długości 300mm , które następnie poddano badaniom Widok złączy po procesie spawania

Badania wizualne złączy ze stali HSLA340 Widok złączy od strony lica ColdArc ColdArc MAG , CO2 CMT MAG , CO2 CMT

Badania wytrzymałości na rozciąganie próbek wykonanych różnymi metodami

Badania wytrzymałości na rozciąganie próbek wykonanych z różnych gatunków stali

Badania wytrzymałości połączeń – charakter zniszczenia DP800 MAG , CO2 ColdArc Dla próbek ze stali HSLA340 i DC04 zniszczenie nastąpiło poza spoiną, Dla stali DP800 zniszczenie wystąpiło w SWC HSLA340 MAG , CO2 ColdArc DC04 MAG , CO2 ColdArc

Badania makroskopowe ColdArc CMT MAG , CO2 Dla wszystkich zastosowanych metod spawania zaobserwowano wyraźny brak równoległości blach, który wynikać może z naprężeń działających na spoinę, która wykonana została na długości 300mm w jednym przejściu. CMT MAG , CO2

Pomiary twardości Pomiary twardości złączy przeprowadzono zgodnie metodą Vickersa przy obciążeniu 0.5kg. Pomiar przeprowadzony został w jednym kierunku od środka spoiny w kierunku blachy równolegle do jej powierzchni w punktach oddalonych od siebie o 1.0mm

Wnioski badania wizualne wykazały zdecydowanie większą estetykę złączy wykonanych metodami ColdArc i CMT, które charakteryzują się brakiem rozprysków, regularnym kształtem lica oraz bardzo małą ilością tlenków na jego powierzchni. na podstawie badań wytrzymałościowych stwierdzono, iż wpływ metody spawania na wytrzymałość połączeń ze stali HSLA340 i DC04 jest bardzo niewielki. Dla wszystkich próbek spawanych , z tych stali zniszczenie następowało poza obszarem złącza, a wytrzymałość połączeń była zbliżona do wytrzymałości materiału rodzimego.

Wnioski Dla dwufazowej stali martenzytyczno-ferrytycznej DP800 zniszczenie nastąpiło w strefie wpływu ciepła a wytrzymałość próbki spawanej była średnio o 200MPa niższa niż wytrzymałość stali. Warto również zwrócić uwagę, iż wytrzymałość połączeń z tej stali, wykonanych metodami ColdArc i CMT jest o ok. 40MPa wyższa niż spawanych klasycznym łukiem zwarciowym w osłonie 100% CO2. pomiary twardości spoin ze stali DP800 nie wykazały istotnych różnic w jej rozkładzie w płaszczyźnie równoległej do powierzchni łączonych blach.

Dziękuję za uwagę