Forming of a bimetallic element for the resistance element soldering method

• Autorzy: Schrek Alexander , Vanko Branislav , Sejč Pavol

Identyfikatory

DOI

10.32730/imz.2657-747.22.2.2

Warianty tytułu

PL

Kształtowanie elementów bimetalicznych metodą lutowania oporowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The joining of sheet metal parts produced in the material combination of Fe-Fe, Fe-Al as well as Fe-thermoplastic and Al-thermoplastic can be realized by the Resistance Element Soldering (RES). Extruded bimetallic elements were used to form the overlap joint. The semi-finished product for extrusions was a Cu 99.9 tube with dimensions φ6 × 0.5 mm and length 9 mm, filled with Sn60Pb40 solder. “T” shaped overprints were produced in two ways. Simulation in the ANSYS software environment was chosen to optimize, select the appropriate forming process, and design the geometry of the functional parts of the forming tool, allowing to use only one extrusion forming operation. The results of the simulations are the magnitudes of stresses and strains, and different head shape geometries of the bimetallic element extrusions of the three proposed forming methods. The task was to achieve extrusions without defects of the Cu tube shell, such as corrugations and wrinkles. The geometry was observed and compared by macroanalysis of extrusion sections made on a laboratory forming tool.

PL

Łączenie części metalowych wykonanych z połączenia materiałów Fe-Fe, Fe-Al oraz termoplastycznych Fe i Al można wykonać metodą lutowania oporowego (RES - Resistance Element Soldering). Do wykonania połączenia zakładkowego użyto wytłaczanych elementów bimetalicznych. Półfabrykatem do wytłaczania była rura Cu 99,9 o wymiarach φ6 × 0,5 mm i długości 9 mm, wypełniona lutem Sn60Pb40. Nakładki w kształcie litery „T” wykonywano na dwa sposoby. W celu optymalizacji, doboru odpowiedniego procesu formowania i zaprojektowania geometrii funkcjonalnych części narzędzia kształtującego wybrano symulację w środowisku oprogramowania ANSYS, co pozwala na użycie tylko jednej operacji kształtowania przez wytłaczanie. Wynikiem symulacji są wielkości naprężeń i odkształceń oraz różne parametry geometryczne kształtu głowic wytłoczonych elementów bimetalicznych z trzech proponowanych metod kształtowania. Celem było uzyskanie wytłoczek pozbawionych wad powłoki rury z Cu, takich jak pofałdowania i zmarszczki. Parametry geometryczne obserwowano i porównywano za pomocą makroanalizy produktów wytłaczania wykonanych w laboratoryjnym narzędziu kształtującym.

Słowa kluczowe

EN

RES; extrusion; stress; strain; simulation; forming tool

PL

lutowanie oporowe; wytłaczanie; naprężenie; odkształcenie; symulacja; narzędzie kształtujące

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukaszewicz - Instytut Metalurgii Żelaza im. Stanisława Staszica
• Czasopismo: Journal of Metallic Materials
• Rocznik: 2022
• Tom: Vol. 74, no. 2
• Strony: 8--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Schrek Alexander

• Institute of Technologies and Materials, Faculty of Mechanical Engineering, STU Bratislava, Nám. slobody 17, 812 31 Bratislava, Slovakia

• https://orcid.org/0000-0002-6971-8446

autor

Vanko Branislav

• Institute of Technologies and Materials, Faculty of Mechanical Engineering, STU Bratislava, Nám. slobody 17, 812 31 Bratislava, Slovakia

• https://orcid.org/0000-0003-2332-4991

autor

Sejč Pavol

• Institute of Technologies and Materials, Faculty of Mechanical Engineering, STU Bratislava, Nám. slobody 17, 812 31 Bratislava, Slovakia

• https://orcid.org/0000-0001-5298-4978

Bibliografia

• [1] H. Zhang, J. Senkara. Resistance welding: fundamentals and applications, II edition. CRC Press.,2011. ISBN-13: 978-1-43985-371-9.
• [2] K. Martinsen, S.J. Hu, B.E. Carlson. Joining of dissimilar materials. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 2015, 64 (2), pp. 679-699. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2015.05.006.
• [3] A. Habibizadeh, M. Honarpisheh, S. Golabi. Determining Optimum Shear Strength of Friction Stir Spot Welding Parameters of AA1050/ C10100 Joints. Manufacturing Technology, 2021, 21 (3), pp. 315-329. https://doi.org/10.21062/mft.2021.046.
• [4] P. Kazanowski, M.E. Epler, W.Z. Misiolek. Bi-metal rod extrusion - process and product optimization. Materials Science and Engineering: A, 2004, 369 (1-2), pp. 170-180.
• [5] A. Khosravifard, R. Ebrahimi. Investigation of parameters affecting interface strength in Al/Cu clad bimetal rod extrusion process. Materials & Design, 2010, 31 (1), pp. 493-499.
• [6] H. Haghighat, M.M. Mahdavi. Analysis and FEM simulation of extrusion process of bimetal tubes through rotating conical dies. Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 2013, 23 (11), pp. 3392-3399.
• [7] S.Z. Qaman, T. Pervez, J.Ch. Chekotu. Die Defects and Die Corrections in Metal Extrusion. Metals. 2018. 8 (6), art. No. 380.
• [8] P.F. Zheng, L.C. Chan, T.C. Lee. Numerical analysis of the sheet metal extrusion process. Finite Elements in Analysis and Design. 2005, 42 (3), pp. 189-207.
• [9] AnsysConcepts. Fulllibrary. [Online] Available at: https://fulllibrary.com/Mechanical/ANSYS/Learn-Ansys.html [Accessed on: 6.04.2021].

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).