Projection welding of nuts with full projections with use of electromechanical operating force system

• Autorzy: Mikno Zygmunt , Kowieski Szymon , Pilarczyk Adam

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2019.2/1

Warianty tytułu

PL

Zgrzewanie garbowe nakrętek zzastosowaniem systemu elektromechanicznego docisku elektrod

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The projection welding of nuts performed using the pneumatic force system (PFS) was subjected to numerical and experimental analysis enabling the identification of the window of welding parameters taking into consideration boundary conditions including expulsion, torsional strength and the deformation of the nut thread. The welding process was subjected to optimisation involving the use of a new, i.e. electromechanical force system (EFS). The optimisation-related approach involved the reduction of welding current and the extension of a welding current flow time in comparison with those obtained when using the pneumatic force system. It was assumed that the acceptance criterion would be the breaking torque not lower than that obtained under the most favourable welding conditions performed using the PFS. The research work involved comparative numerical calculations (performed using the SORPAS software) in relation to both, i.e. the PFS and EFS. The technological welding tests were performed using inverter welding machines (1 kHz) provided with various (electrode) force systems. The research work also included metallographic tests and torsional strength tests. As a result of the application of EFS and a special innovative hybrid algorithm for controlling the initial electrode force, a wider and higher weld core was obtained. The depth of "penetration" into the sheet was also greater. As a result, the welded joint has a higher strength (by 30%). Technological welding tests for the new EFS system were carried out for a 25% lower welding current compared to PFS. Despite the lower welding current for EFS, the welding energy is slightly lower but the welding quality for EPS is significantly higher.

PL

Zgrzewanie garbowe nakrętek przeprowadzano za pomocą systemu pneumatycznego docisku elektrod (SPD) i poddano analizie numerycznej i eksperymentalnej umożliwiającej identyfikację akceptowalnego okna parametrów zgrzewania z uwzględnieniem warunków brzegowych, w tym ekspulsji, wytrzymałości na skręcanie, odkształcenia gwintu nakrętki. Proces zgrzewania poddano optymalizacji polegającej na zastosowaniu nowego układu dociskowego, tzw. systemu elektromechanicznego docisku (SED). Optymalizacja polegała na zmniejszeniu prądu zgrzewania i wydłużeniu czasu jego przepływu w porównaniu z SPD. Założono, że kryterium odbioru będzie moment skręcający nie mniejszy niż uzyskany dla najkorzystniejszych warunków zgrzewania dla SPD. Badania obejmowały obliczenia numeryczne (oprogramowanie SORPAS) dla dwóch analizowanych systemów docisku, tj. SPD i SED. Technologiczne próby zgrzewania przeprowadzono na zgrzewarkach inwertorowych (1 kHz) wyposażonych w analizowane systemy docisku elektrod. Wykonano badania metalograficzne, wytrzymałościowe (na skręcanie). Dla SED i specjalnego innowacyjnego algorytmu hybrydowego sterowania siłą lub/i przemieszczeniem elektrod uzyskano i) większą i wyższą średnicę jądra zgrzeiny, ii) większą głębokość wtopienia do blachy, co w rezultacie wpływa na wzrost wytrzymałości (o 30%). Technologiczne próby zgrzewania dla nowego SED przeprowadzono dla niższego prądu zgrzewania o 25% w porównaniu do SPD. Pomimo tego dla SED energia zgrzewania była porównywalna z SPD.

Słowa kluczowe

EN

projection welding; electromechanical operating force system

PL

spawanie projekcyjne; elektromechaniczny system docisku elektrod; zgrzewanie garbowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 63, No. 2
• Strony: 7--16
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr., tab., fot

Twórcy

autor

Mikno Zygmunt

• Instytut Spawalnictwa, Gliwice

autor

Kowieski Szymon

• Instytut Spawalnictwa, Gliwice

autor

Pilarczyk Adam

• Instytut Spawalnictwa, Gliwice

Bibliografia

• [1] Larsson J., 2008, Projection welding for nut and bolt attachment, The Fabricator.
• [2] J. S. Agapiou, T. A. Perry, 2013. Resistance mash welding for joining of copper conductors for electric motors. Journal of Manufacturing Processes, Volume 15, Issue 4, October, pp. 549–557.
• [3] Sun B., 2001, Effect of Projection Height on Projection Collapse and Nugget Formation - A Finite Element Study, Supplement To The Welding Journal.
• [4] Mikno Z., Ambroziak A, Senkara J., Bartnik Z., Korzeniowski M. Kowieski Sz., Węglowski M., Pilarczyk A., 2011-2013, Numeryczne i eksperymentalne badania porównawcze zgrzewania garbowego z zastosowaniem pneumatycznego i serwomechanicznego docisku elektrod, 196940, realizacja 2011-2013, kierownik projektu – Zygmunt Mikno.
• [5] J. Gould. Joining Aluminium Sheet in the Automotive Industry-A 30 Year History. 2012. Welding Journal (Welidng Res.) vol91. January,pp.23-34
• [6] www.weldtechcorp.com
• [7] Z. Mikno. 2016. Projection Welding with Pneumatic and Servomechanical Electrode Operating Force Systems. Welding Journal (Welidng Research) 2016 vol 95. August, pp. 1-13.
• [8] S. A. Slavick. 1999.Using Serwoguns for Automated Resistance Welding, Welding Journal vol. 78, no7.
• [9] Zhang H., Senkara J., 2011, Resitance welding Fundamentals and Applications, Taylor&Francis Group.
• [10] Swantec Inc. SORPAS Software model 3D Version 4.0 x 64 http://swantec.com/
• [11] Nielsen C.V., Zhang W., Alves L.M. Bay N., Martins P.A.F., 2013, Modelling of Thermo-Electro-Mechanical Manufacturing Processes - Applications in Metal Forming and Resistance Welding, Springer Briefs in Applied Sciences and Technology.
• [12] H. Papkala. Zgrzewanie oporowe metali. Wydawnictwo KaBe Krosno 2003.
• [13] AWS Welding Handbook 9th edition , volume 3, welding processes, part 2 chapter 2, projection welding.
• [14] Gould JE (1993) Projection Welding. ASM International, ASM Handbook. Vol. 6: Welding, Brazing, and Soldering (USA), pp. 230-237, 1993.

Uwagi

PL

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 13-18.