Analysis of the possibilities of implementing alternative methods of joining semifinished products in the production process of steel rims

• Autorzy: Miturska-Barańska Izabela , Bornus Michał , Szadura Rafał

Identyfikatory

DOI

10.7862/tiam.2024.4.4

Warianty tytułu

PL

Analiza możliwości wdrożenia alternatywnych metod łączenia półwyrobów w procesie produkcji felg stalowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Assembly technology plays a crucial role in the manufacturing process, influencing the efficiency, quality, cost and lead time of production. Assembly technology in the manufacturing process encompasses all techniques and methods used to join components into a finished product. Depending on the industry and specific requirements, assembly technologies can include a variety of techniques, from traditional mechanical joints to advanced bonding, welding or soldering methods. The paper analysed the feasibility of implementing alternative methods of joining blanks in the steel wheel manufacturing process. Testing was carried out to replace the wheel rim flash welding process with laser welding. The effectiveness of laser welding was evaluated by testing prepared butt jointed sheet samples. Tests were carried out on two types of structural steel: S355MC and DD11, which were subjected to flash welding and laser welding. The specimens were subjected to strength and macrographic tests to analyse their structure and mechanical properties. The results showed that laser welding for DD11 steel leads to an increase in tensile strength, while for S355MC steel this strength is reduced. Statistical analysis showed no significant differences between the assembly methods used and the steel types. Macrographic tests confirmed the presence of oxides and other characteristics of the assembly methods used. The results suggest that the choice of the appropriate joining method can have a significant impact on the quality and durability of the final product, which is crucial in the context of steel wheel production.

PL

Technologia montażu odgrywa kluczową rolę w procesie produkcyjnym, wpływając na efektywność, jakość, koszty oraz czas realizacji produkcji. Technologia montażu w procesie produkcyjnym obejmuje wszystkie techniki i metody używane do łączenia komponentów w gotowy produkt. W zależności od branży i specyficznych wymagań, technologie montażu mogą obejmować różnorodne techniki, od tradycyjnych połączeń mechanicznych po zaawansowane metody klejenia, spawania czy lutowania. W pracy przeanalizowano możliwości wdrożenia alternatywnych metod łączenia półwyrobów w procesie produkcji felg stalowych. Przeprowadzono próby zastąpienia procesu zgrzewania iskrowego obręczy koła spawaniem laserowym. Skuteczność spawania laserowego oceniano badając przygotowane próbki blach łączonych doczołowo. Badania przeprowadzono na dwóch rodzajach stali konstrukcyjnej: S355MC i DD11, które zostały poddane zgrzewaniu iskrowemu oraz spawaniu laserowemu. Próbki poddano testom wytrzymałościowym oraz makrograficznym w celu oceny ich struktury i właściwości mechanicznych. Wyniki badań wykazały, że spawanie laserowe w przypadku stali DD11 prowadzi do wzrostu wytrzymałości na rozciąganie, podczas gdy w przypadku stali S355MC wytrzymałość ta ulega obniżeniu. Analiza statystyczna nie wykazała istotnych różnic między zastosowanymi metodami montażu a rodzajami stali. Badania makrograficzne potwierdziły obecność tlenków oraz inne cechy charakterystyczne dla zastosowanych metod montażu. Wyniki sugerują, że wybór odpowiedniej metody łączenia może mieć istotny wpływ na jakość i trwałość końcowego produktu, co jest kluczowe w kontekście produkcji felg stalowych.

Słowa kluczowe

EN

assembly; flash welding; laser welding; strength

PL

montaż; zgrzewanie iskrowe; spawanie laserowe; wytrzymałość

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej ; Sieć Badawcza Łukasiewicz - Warszawski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Technologia i Automatyzacja Montażu
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 4
• Strony: 28--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., il. kolor., fot., rys., wykr.

Twórcy

autor

Miturska-Barańska Izabela

• Lublin University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering, Department of Computerization and Production Robotization, Nadbystrzycka 36, 20-618 Lublin, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-8407-0078

autor

Bornus Michał

• MW Lublin Sp. z o.o., Mełgiewska 7/9, 20-209 Lublin, Poland

autor

Szadura Rafał

• MW Lublin Sp. z o.o., Mełgiewska 7/9, 20-209 Lublin, Poland

Bibliografia

• Al-Mukhtar, A.M. (2016). Review of Resistance Spot Welding Sheets: Processes and Failure Mode. Advanced Engineering Forum, 17, 31-57. doi: 10.4028/www.scientific.net/AEF.17.31.
• Balaraju, J.N., Sankara Narayanan, T.S.N., Seshadri, S.K. (2003). Electroless Ni-P composite coatings. Journal of Applied Electrochemistry, 33(9), 807-816. doi: 10.1023/A:1025572410205.
• Biradar, A.K., Dabade, B.M. (2020). Optimization of resistance spot welding process parameters in dissimilar joint of MS and ASS 304 sheets. Materials Today: Proceedings, 26, 1284-1288. doi: 10.1016/j.matpr.2020. 02.256.
• Cohen, Y., Naseraldin, H., Chaudhuri, A., Pilati, F. (2019). Assembly systems in Industry 4.0 era: A road map to understand Assembly 4.0. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 105(9), 4037-4054. doi: 10.1007/s00170-019-04203-1.
• Fernandes, F.A.O., Oliveira, D.F., Pereira, A.B. (2017). Optimal parameters for laser welding of advanced highstrength steels used in the automotive industry. Procedia Manufacturing, 13, 219-226. doi: 10.1016/j.promfg.2017.09.052.
• Fysikopoulos, A., Pastras, G., Stavridis, J., Stavropoulos, P., Chryssolouris, G. (2016). On the Performance Evaluation of Remote Laser Welding Process: An Automotive Case Study. Procedia CIRP, 41, 969-974. doi: 10.1016/j.procir.2016.01.005.
• Hajializadeh, F., Mashhadi, M.M. (2015). Investigation and numerical analysis of impulsive hydroforming of aluminum 6061-T6 tube. Journal of Manufacturing Processes, 20, 257-273. doi: 10.1016/j.jmapro.2015.06.027.
• Hong, K.-M., Shin, Y.C. (2017). Prospects of laser welding technology in the automotive industry: A review. Journal of Materials Processing Technology, 245, 46-69. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2017.02.008.
• Https://www.steelnumber.com/en/steel_composition_eu.php?name_id=206. (2024).
• Https://www.steelnumber.com/en/steel_composition_eu.php?name_id=218. (2024).
• K Srivastava, A., Sharma, A. (2017). Advances in Joining and Welding Technologies for Automotive and Electronic Applications. American Journal of Materials Engineering and Technology, 5(1), 7-13. doi: 10.12691/materials-5-1-2.
• Kimchi, M., Phillips, D.H. (2023). Resistance spot welding: Fundamentals and applications for the automotive industry (Second edition). Cham: Springer.
• Manoharan, K.A., Bashir, M.N., Zaifuddin, A.Q. (2020). An Overview of Laser Welding of High Strength Steels for Automotive Application. International Journal of Technology and Engineering Studies, 6(1), 23-40. doi: 10.20469/ijtes.6.10004-1.
• Mei, L., Yan, D., Chen, G., Xie, D., Zhang, M., Ge, X. (2015). Comparative study on CO2 laser overlap welding and resistance spot welding for automotive body in white. Materials & Design, 78, 107-117. doi: 10.1016/j.matdes.2015.04.031.
• Mei, L., Yi, J., Yan, D., Liu, J., Chen, G. (2012). Comparative study on CO2 laser overlap welding and resistance spot welding for galvanized steel. Materials & Design, 40, 433-442. doi: 10.1016/j.matdes.2012.04.014.
• Miturska, I, Rudawska, A. (2021). Structural factors influence on strength properties of S235JR steel welded joints. Journal of Physics: Conference Series, 1736(1), 012004. doi: 10.1088/1742-6596/1736/1/012004.
• Miturska, I., Rudawska, A., Pawlak, P., Stančeková, D., Chyra, M. (2017). Comparative Analysis of Welded and Adhesive Joints Strength Made of Acid-Resistant Stainless Steel Sheets. Advances in Science and Technology Research Journal, 11(4), 97-102. doi: 10.12913/22998624/78165.
• Perka, A.K., John, M., Kuruveri, U.B., Menezes, P.L. (2022). Advanced High-Strength Steels for Automotive Applications: Arc and Laser Welding Process, Properties, and Challenges. Metals, 12(6), 1051. doi: 10.3390/met12061051.
• PN-EN 10002-1:2004-Metallic materials-Tensile testing-Part 1: Method of test at ambient temperature. (2004).
• Rossini, M., Spena, P.R., Cortese, L., Matteis, P., Firrao, D. (2015). Investigation on dissimilar laser welding of advanced high strength steel sheets for the automotive industry. Materials Science and Engineering: A, 628, 288-296. doi: 10.1016/j.msea.2015.01.037.
• Szala, M., Łukasik, D. (2018). Pitting Corrosion of the Resistance Welding Joints of Stainless Steel Ventilation Grille Operated in Swimming Pool Environment. International Journal of Corrosion, 2018, 1-7. doi: 10.1155/2018/9408670.
• Uchihara, M. (2011). Joining technologies for automotive steel sheets. Welding International, 25(4), 249-259. doi: 10.1080/09507111003655341.
• Xu, T., Shi, Y., Cui, Y., Liang, Z. (2023). Effects of Magnetic Fields in Arc Welding, Laser Welding, and Resistance Spot Welding: A Review. Advanced Engineering Materials, 25(5), 2200682. doi: 10.1002/adem.202200682.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).