Cross Wire Projection Welding of Aluminium Alloy Bars (FEM 2.5D Calculations)

• Autorzy: Mikno Z.

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2017.4/1

Warianty tytułu

PL

Zgrzewanie garbowe na krzyż prętów ze stopów aluminium (obliczenia MES 2.5D)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The research described in the article involved the analysis of the cross wire projection welding of bars in relation to a conventional, i.e. pneumatic and a servomechanical electrode force system. The analysis was performed using SORPAS (2.5D model) software. Numerical calculations involved bars made of aluminium alloy 5182 (ϕ 4.0 mm) as well as to various values of electrode force (pneumatic system) and electrode travel (servomechanical system). The analysis involved the projection height reduction before and during the flow of current, the waveforms of static slope resistance, momentary power, weld diameter and the volume of molten material. The research aimed to optimise the process in relation to electrode force and/or electrode travel control in order to obtain such control of welding power space distribution so that energy could be concentrated in the central zone of the weld, where the use of the pneumatic system resulted in the obtainment of incomplete fusion instead of penetration. The article provides general recommendations concerned with the optimisation of a welding process involving the use of a servomechanical electrode force system.

PL

Przeanalizowano proces zgrzewania garbowego prętów na krzyż dla konwencjonalnego, tj. pneumatycznego oraz serwomechanicznego systemu docisku elektrod. Analiza prowadzona była z wykorzystaniem oprogramowania SORPAS - model 2.5D. Obliczenia numeryczne przeprowadzono dla prętów ze stopu aluminium gatunku 5182 o średnicy 4,0 mm i różnej wartości siły docisku (system pneumatyczny) i przemieszczenia elektrod (system serwo). Analizowano zgniot materiałów zgrzewanych przed przepływem i w czasie przepływu prądu, przebieg rezystancji zastępczej statycznej, moc chwilowi), średnice zgrzeiny i objętość roztopionego materiału. Badania ukierunkowane były na optymalizacje procesu pod kątem sterowania siłą docisku lub/i przemieszczeniem elektrod a przez to sterowania przestrzennym rozkładem mocy zgrzewania w taki sposób, by koncentrować energie w centralnej strefie zgrzeiny, gdzie dla systemu docisku pneumatycznego zamiast przetopienia obserwowane jest jedynie przyklejenie. Podano ogólne zalecenia w zakresie optymalizacji procesu zgrzewania z zastosowaniem systemu docisku serwomechnicznego.

Słowa kluczowe

EN

cross wire projection welding; numerical calculations; aluminium alloy 5182; servomechanical electrode force system

PL

obliczenia numeryczne; stop aluminium 5182; serwomechaniczny system docisku elektrod; zgrzewanie garbowe prętów na krzyż

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 61, No. 4
• Strony: 7--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., wykr., rys., tab.

Twórcy

autor

Mikno Z.

• Instytut Spawalnictwa, Department of Resistance and Friction Welding and Environmental Engineering

Bibliografia

• [1] Zhang X., Chen G., Zhang Y., Lai H.: Improvement of resistance spot weldability for dual-phase (DP600) steels using servo gun. Journal of Materials Processing Technology, 2009, vol. 209, no. 5, pp. 2671-2675 http://dx.doi.org/10.1016/j. jmatprotec.2008.06.008
• [2] Tang H., Hou W., Hu S.: Forging force in resistance spot welding. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 2002, vol. 216, no. 7. http://dx.doi.org/10.1243/09544050260174166
• [3] Gould J.: Joining Aluminum Sheet in the Automotive Industry – A 30 Year History. Welding Journal (Welding Research), 2012, vol. 91, pp. 23-34.
• [4] Agapiou J. S., Perry T. A.: Resistance mash welding for joining of copper conductors for electric motors. Journal of Manufacturing Processes, 2013, vol. 15, no. 4, pp. 549–557. http://dx.doi.org/10.1016/j.jmapro.2013.06.014
• [5] Zhang X. Q., Chen G. L., Zhang Y. S.: On-line evaluation of electrode wear by servo gun in resistance spot welding. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2008, vol. 36, no. 7–8, pp 681–688. http://dx.doi.org/10.1007/s00170-006-0885-8
• [6] Slavick S.A.: Using Serwoguns for Automated Resistance Welding. Welding Journal, 1999, vol. 78, no. 7.
• [7] Mikno Z., Bartnik Z., Ambroziak A., Pietras A.: Patent P. 401723 Method for Projection Resistance Welding of Steel Plates with Embossed Projections. 2012.
• [8] Mikno Z., Bartnik Z.: Projection welding with pneumatic and servomechanical electrode pressure system in FEM calculation - comparison. The 7th International Seminar on Advances in Resistance Welding, 12-14 September 2012, Busan, Korea.
• [9] Mikno Z.: Projection Welding with Pneumatic and Servomechanical Electrode Operating Force Systems. Welding Journal (Welding Research), 2016, vol. 95, pp. 286-299.
• [10] Mikno Z., Grzesik B., Stępień M.: Patent P. 412615 Sposób zgrzewania rezystancyjnego garbowego w konfiguracji na krzyż zwłaszcza prętów aluminiowych. 2015
• [11] Mikno Z., Grzesik B., Stępień M.: Cross- Wire Projection Welding of Aluminium Alloys in relation to Pneumatic and Servomechanical Electrode Force Systems. 10th International Conference Trends in Welding Research, Tokyo, Japan, 11-14 October 2016.
• [12] The database of the material and electrode parameters: model 2D version 11.2 and model 3D Version 4.0x64 of the Swantec Inc. SORPAS Software http://swantec.com/
• [13] Xu W., Liu J., Luan G., Dong Ch.: Temperature evolution, microstructure and me¬chanical properties of friction stir welded thick 2219-O aluminum alloy joints. Mate¬rial and Design, 2009, vol. 30, no. 6, pp. 1886-1893. http://dx.doi.org/10.1016/j.matdes.2008.09.021
• [14] Papkala H.: Zgrzewanie oporowe metali. Wydawnictwo KaBe, Krosno, 2003.
• [15] AWS Welding Handbook 9th edition, vol. 3, Welding Processes, part 2, chapter 2, Projection Welding
• [16] Gould J. E.: Projection Welding. ASM International, ASM Handbook, vol. 6: Weld¬ing, Brazing, and Soldering. USA 1993, pp. 230-237

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

PL

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 32-36.