Weerstandlassen met tussenliggende lagen VISCO 080732 TAPEWELD 23

  • Slides: 42
Download presentation
Weerstandlassen met tussenliggende lagen VIS-CO 080732 – “TAPEWELD” 23 november 2010 Patrick Van Rymenant

Weerstandlassen met tussenliggende lagen VIS-CO 080732 – “TAPEWELD” 23 november 2010 Patrick Van Rymenant (Lessius Mechelen Campus De Nayer Instituut) Indien verdere info over (alle) resultaten van dit project, patrick. van. rymenant@mechelen. lessius. eu 1

OPZET PROJECT Moeilijkheden komen meer tot uiting bij « nieuwere » verbindingen Conventioneel puntlassen

OPZET PROJECT Moeilijkheden komen meer tot uiting bij « nieuwere » verbindingen Conventioneel puntlassen heeft weinig of geen antwoord op deze moeilijkheden Weerstandlassen met procestape 2

Samenvatting 3

Samenvatting 3

PROJECTPROGRAMMA WP 1 Literatuurstudie WP 2 DP 1 Lassen van gelijksoortige gecoate staalsoorten of

PROJECTPROGRAMMA WP 1 Literatuurstudie WP 2 DP 1 Lassen van gelijksoortige gecoate staalsoorten of non-ferrolegeringen met gelijke dikte (maximaal dikteverschil : 30%) en enkel voor tweeplaatverbindingen. Vb. Al. Mg 3 (1 mm) lassen aan Al. Mg 3 (1 mm) WP 2 DP 2 Lassen van gelijksoortige ongecoate staalsoorten met ongelijke dikte (minimaal dikteverschil : 30%, maximaal dikteverschil: 500%) en enkel voor tweeplaatverbindingen. Vb. lassen van een DC 01 (1 mm) aan DC 01( 2 mm) WP 2 DP 3 Lassen van ongelijksoortige ongecoate staalsoorten en/of non-ferrolegeringen met gelijke dikte (maximaal dikteverschil : 30%) en enkel voor tweeplaatverbindingen. Vb. Lassen van Al. Mg 3 (1 mm) aan staal (1 mm) WP 2 DP 4 Lassen van gelijksoortige ongecoate staalsoorten met gelijke dikte (maximaal dikteverschil : 30%) en enkel voor meerplaatverbindingen. Vb. Lassen van DC 01 (1 mm) aan DC 01 (1 mm) WP 3 Lassen van een combinatie van voorgaande. Vb. Lassen van DC 01 (1 mm) aan Al. Mg 3 (2 mm) aan AISI 304 (0. 8 mm) WP 4 Modelleren (SORPAS) 4

WP 1: LITERATUURSTUDIE Initieel Bescherming rolnaadlaselektroden (lost wire) 199. (o. a. BMW) Bescherming puntlaselektroden

WP 1: LITERATUURSTUDIE Initieel Bescherming rolnaadlaselektroden (lost wire) 199. (o. a. BMW) Bescherming puntlaselektroden Verschillende materialen/coatings werden beproefd 5

WP 1: LITERATUURSTUDIE 2006 Fronius Deltaspot Puntlasmachine (1 k. Hz) met geïntegreerd aanvoersysteem voor

WP 1: LITERATUURSTUDIE 2006 Fronius Deltaspot Puntlasmachine (1 k. Hz) met geïntegreerd aanvoersysteem voor tape Bescherming puntlaselektroden Maar ook lassen van meerplaatcombinaties, heterogene verbindingen, … 6

WP 1: LITERATUURSTUDIE 2007 BIL/HDNI (VIS-CO 50738) voert preliminaire proeven uit met tape (Ni

WP 1: LITERATUURSTUDIE 2007 BIL/HDNI (VIS-CO 50738) voert preliminaire proeven uit met tape (Ni – 0. 025 mm) manueel tussen plaat en elektrode Zwarting van alupuntlassen na geel-chromaatbehandeling Zwarting verdwijnt + lasstroom voor zelfde laslens Laslens elipsvorming; laslens = kokervormig Massieve zwarting 7

WP 1: LITERATUURSTUDIE Conclusie (theoretisch): Ü Reeds lang gepatenteerd maar nooit een echte doorbraak

WP 1: LITERATUURSTUDIE Conclusie (theoretisch): Ü Reeds lang gepatenteerd maar nooit een echte doorbraak Ü In sommige gevallen enige mogelijkheid voor (economisch) verbinden Ü Complexiteit en betrouwbaarheid vormen de zwakke schakel 8

WP 1: LITERATUURSTUDIE - Tapemateriaal Tape. Code Materiaal Coating Weerstand Lengte [m] Toepassing (Fronius)

WP 1: LITERATUURSTUDIE - Tapemateriaal Tape. Code Materiaal Coating Weerstand Lengte [m] Toepassing (Fronius) * PT 2000 Koper --- Laag 52 Dieptrekstaal, (A)HSS PT 2110 Koper Nikkel laag 52 (A)HSS PT 1200 Staal Koper medium 70 AA 6 XXX PT 1205 Staal Koper medium 70 (A)HSS PT 3000 RVS --- hoog 52 Staal aan aluminium PT 1407 staal Nikkel medium 70 AA 1 XXX, AA 5 XXX * Zie volgende slide 9

WP 1: LITERATUURSTUDIE - Tapemateriaal Weerstandsmetingen uitgevoerd op de tape, ingeklemd tussen de conventionele

WP 1: LITERATUURSTUDIE - Tapemateriaal Weerstandsmetingen uitgevoerd op de tape, ingeklemd tussen de conventionele laselektroden (Cu. Cr. Zr) = totale weerstand (R) Tape. Code Materiaal Weerstand Totale R [µ ] Invloed tape op de R [µ ] Geen tape Cu. Cr. Zr --- 16. 98 --- PT 2000 Koper Laag 13. 25 -3. 73 PT 2110 Koper laag 15. 85 -1. 13 PT 1200 Staal medium 20. 90 3. 92 PT 1205 Staal medium --- PT 3000 RVS hoog 128. 51 111. 53 PT 1407 staal medium 28. 21 11. 23 10

WP 1: LITERATUURSTUDIE – Tapemateriaal Invloed van de tape soms negatief = warmteontrekkend Vergroting

WP 1: LITERATUURSTUDIE – Tapemateriaal Invloed van de tape soms negatief = warmteontrekkend Vergroting contactoppervlak Idichtheid 11

WP 1: BASISMATERIAALSELECTIE DP/ WP Code Materiaal 1 Dikte [mm] Materiaal 2 Dikte [mm]

WP 1: BASISMATERIAALSELECTIE DP/ WP Code Materiaal 1 Dikte [mm] Materiaal 2 Dikte [mm] Materiaal 3 Dikte [mm] DP 1 TW-EA 2 AA 6082 -T 4 2. 0 --- DP 1 TW-SYM DC 01 - EC 1. 5 DC 01 -EC 1. 5 --- DP 2 TW-EADUN AA 6082 -T 4 0. 6 AA 6082 -T 4 1. 0 --- DP 2 TW-BIL 1 TRIP 690 1. 8 TRIP 690 0. 7 DP 3 TW-BIL 3 AA 5051 -O 1 TRIP 690 0. 7 --- DP 4 TW-GM 4 CR 690 T/400 Y TR 0. 7 DP 4 TW-GM 6 CR 210 B 0 2 WP 3 TWGM 764 ST 1403 EG 32 N 1. 2 CR 210 B 0 2 CR 690 T/400 Y TR 0. 7 WP 3 TW-VDW S 355 1. 4 QSt. E 380 TM 8. 0 S 355 WP 3 TW-BIL 2 TRIP 690 1. 8 STD 1111 -EZ 0. 77 --- 12 1. 4 ---

WP 2 – BASISONDERZOEK (Lasproeven) Laslensdiameter moet minstens 4. 5 x t en liefst

WP 2 – BASISONDERZOEK (Lasproeven) Laslensdiameter moet minstens 4. 5 x t en liefst groter dan 5 x t zijn met t de plaatdikte van de dunste plaat in de te lassen plaatcombinatie Er wordt gestreefd naar een zo goed mogelijke laskwaliteit met zo weinig mogelijk interne imperfecties Er wordt vooral op zoek gegaan naar een ideale parameter ipv naar een lasvenster 13

WP 2 – BASISONDERZOEK (Lasproeven) Ideale instelling conventioneel (1 k. Hz MFDC): 9 F

WP 2 – BASISONDERZOEK (Lasproeven) Ideale instelling conventioneel (1 k. Hz MFDC): 9 F 16 Cu. Cr. Zr elektrodekappen met face dressed diameter volgens AWS/SAE D 8. 9 -97 voor staal 9 A 16 elektrodekappen voor aluminium 9 Ideale parameterinstelling Ideale instelling Deltaspot: 9 Ideale tapecombinatie 9 Ideale lascurve 9 Ideale elektrode 14

WP 2 - DP 1 Lassen van gelijksoortige gecoate staalsoorten of nonferrolegeringen met gelijke

WP 2 - DP 1 Lassen van gelijksoortige gecoate staalsoorten of nonferrolegeringen met gelijke dikte (maximaal dikteverschil : 30%) en enkel voor tweeplaatverbindingen 2 verbindingen: 91 non-ferrolegering: TW-EA 2 (EADS) 91 gecoate staalsoort: TW-SYM (H. Symons) 9(TW-OCAS: dieptrekstaal AZ 185 alleen levensduur) 15

WP 2 - DP 1 – OCAS Alleen levensduurtesten Eerst gezocht naar ideale parameter

WP 2 - DP 1 – OCAS Alleen levensduurtesten Eerst gezocht naar ideale parameter op basis van pelproeven AWS/SAE D 8. 9 M: 2002 Vertrokken 5 t Gestopt vanaf/onder 3. 5 t 16

WP 2 - DP 1 – OCAS Ø 16 elektrode met een positieve afronding

WP 2 - DP 1 – OCAS Ø 16 elektrode met een positieve afronding (bol) van 100 mm Boven Onder Tape PT 1200 Elektrode Ø 16 – R+100 Plaat [mm] 1. 0 Materiaal DC/DX– AZ 185 DC/DX – AZ 185 Tvoordruk [ms] Tlas [ms] Ilas [k. A] Tnadruk [ms] Fp 1 [da. N] Fp 1 - tijd [ms] Fp 2 [da. N] Fp 2 - tijd [ms] 0 300 12. 30 60 280 240 400 110 17

WP 2 - DP 1 – OCAS ARO Cu. Cr. Zr F 16 laskappen

WP 2 - DP 1 – OCAS ARO Cu. Cr. Zr F 16 laskappen met face dressed diameter van 7 mm TW-OCAS-A Er werden andere, optimale parameters gekozen Tvoordruk Tlas – P 1 [ms] 0 60 Ilas – P 1 [k. A] Trust [ms] Tlas – P 2 [ms] Ilas – P 2 [k. A] Tnadruk [ms] F [da. N] 9. 0 20 230 9. 5 50 300 RESULTAAT: o ARO: puntlas < 3. 5 t bereikt na 200 puntlassen o Deltaspot: puntlas < 3. 5 t nog niet bereikt na 1000 puntlassen proef gestopt 18

WP 2 - DP 3 Lassen van ongelijksoortige ongecoate staalsoorten en/of non-ferrolegeringen met gelijke

WP 2 - DP 3 Lassen van ongelijksoortige ongecoate staalsoorten en/of non-ferrolegeringen met gelijke dikte (maximaal dikteverschil : 30%) en enkel voor tweeplaatverbindingen. 1 verbinding: 9 TW-BIL 3 (BIL/DNI) 19

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI Boven Onder Tape PT 1407 PT 2000

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI Boven Onder Tape PT 1407 PT 2000 Elektrode Ø 16 – R+70 Ø 16 – R+150 Plaat [mm] 1 0. 77 Materiaal AA 5051 -O STD 1111 -HD Tvoordruk [ms] Tlas – P 1 [ms] Ilas – P 1 [k. A] Trust [ms] Tlas – P 2 [ms] Ilas – P 2 [k. A] Trust [ms] Tlas – P 3 [ms] Ilas – P 3 [k. A] Tnadruk [ms] F [da. N] 50 100 9 30 450 17. 5 30 100 9 50 300 20

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI • TW-BIL 3 – Plaatdikte 0. 77

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI • TW-BIL 3 – Plaatdikte 0. 77 mm 3. 9 < Ønugget < 4. 4 of • Ønugget = 100% aanvaardbaar • (Kleine) porositeit in 50% van de samples Ü OK 21

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI ARO Cu. Cr. Zr A 16 laskappen

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI ARO Cu. Cr. Zr A 16 laskappen Gezocht naar een geschikte parameter die een uitgeknoopte laslens gaf maar niet gevonden (NF Spat) 22

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI 23

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI 23

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI Vickers hardheidsmetingen [HV 1] 120 100 80

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI Vickers hardheidsmetingen [HV 1] 120 100 80 60 TW-BIL 3 -D 1 TW-BIL 3 -L 1 40 20 0 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 [mm] 24

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI Cross Shear 90. 00 35. 00 80.

WP 2 - DP 3 – BIL/DNI Cross Shear 90. 00 35. 00 80. 00 30. 00 70. 00 60. 00 50. 00 ongeboord 25. 00 gat 1 mm 20. 00 ongeboord gat 1 mm gat 1. 5 mm 40. 00 gat 2 mm 30. 00 gat 2. 5 mm 20. 00 gat 1. 5 mm 15. 00 gat 2 mm gat 2. 5 mm 10. 00 5. 00 10. 00 Afschuifspanning [MPa] Normaalspanning [MPa] 25

WP 2 - Algemene conclusie Lassen met de deltaspotmachine heeft voor- en nadelen o

WP 2 - Algemene conclusie Lassen met de deltaspotmachine heeft voor- en nadelen o Voordelen: – Lassen van gecoate plaat en aluminium langere standtijd – Gebruiksvriendelijke interface – Lasbaarheidsgebieden van de beproefde verbindingen net iets groter bij de Deltaspotmachine in vergelijking met conventioneel – Voor dikkere aluminiumplaten verschuift de lasbaarheid naar lagere stromen kleinere transformator kan in sommige gevallen 26

WP 2 - Algemene conclusie o Nadelen: – Ontelbare instelmogelijkheden juiste instelling vinden is

WP 2 - Algemene conclusie o Nadelen: – Ontelbare instelmogelijkheden juiste instelling vinden is moeilijk werk (FEA kan hier oplossing bieden) – Complex om dezelfde tang te gebruiken voor verschillende verbindingen in slechtste geval moeten tape en elektrode telkens vervangen worden niet interessant in productieomgeving met grote oplages – Tape is verbruiksproduct moet manueel vervangen worden proces ligt stil. Bij conventioneel kan « stepper » -functie gebruikt worden en worden de elektroden op interval gefreesd. – Plakken van de tape aan het werkstuk of de elektrode proces ligt stil 27

WP 2 - Algemene conclusie Trekproeven o Simuleren holten en geen scheuren o Bij

WP 2 - Algemene conclusie Trekproeven o Simuleren holten en geen scheuren o Bij een holte van 2. 5 mm is er slechts een reductie van maximum 20 % op zowel de afschuif- en normaalspanning. Gemiddelde reductie rond 10 %. 28

WP 2 - Algemene conclusie Lasproblemen 9 Conventioneel: spatten 9 Deltaspot: spatten maar ook

WP 2 - Algemene conclusie Lasproblemen 9 Conventioneel: spatten 9 Deltaspot: spatten maar ook sticking (platen en elektrode) 29

WP 3 Lassen van een combinatie van voorgaande. Dit wil zeggen dat er minstens

WP 3 Lassen van een combinatie van voorgaande. Dit wil zeggen dat er minstens 2 aspecten van de deelpaketten van werkpakket 2 moeten voorkomen in deze materiaalcombinaties 3 verbindingen: 9 TW-GM 764: Comb. van DP 1, DP 2, DP 4 (GM Belgium) 9 TW-BIL 2: Comb. van DP 1, DP 2 (BIL/DNI) 9 TW-VDW*: Comb. van DP 2, DP 4 (Vande. Wiele) 30

WP 3 - GM BELGIUM Boven Midden Onder Tape PT 3200 --- PT 1200

WP 3 - GM BELGIUM Boven Midden Onder Tape PT 3200 --- PT 1200 Elektrode Ø 16 – R+100 --- Ø 16 – R+100 Plaat [mm] 1. 2 2. 0 0. 7 Materiaal ST 1403 -EG 32 N CR 210 B 0 CR 690 T/400 Y TR Tvoordruk [ms] Tlas [ms] Tnadruk [ms] Ilas [k. A] F [da. N] 150 200 150 9. 2 500 31

WP 3 - GM BELGIUM TW-GM 764 -FRODN: Dikte 2 mm 6. 4 <

WP 3 - GM BELGIUM TW-GM 764 -FRODN: Dikte 2 mm 6. 4 < Ønugget < 7. 1 of Ønugget = 100% aanvaardbaar (de verbinding van de dunste plaat aan de middenste plaat is overal groter dan 7. 1 mm) Porositeit in 100% van de samples (1. 5 mm max. ) Ü OK? 32

WP 3 - GM BELGIUM ARO Cu. Cr. Zr F 16 laskappen met een

WP 3 - GM BELGIUM ARO Cu. Cr. Zr F 16 laskappen met een face dressed diameter van 5 mm aan de dunste plaatkant en 6 mm aan de dikste plaatkant. De lasparameters die hier gebruikt werden zijn nagenoeg dezelfde als bij de Deltaspot Tvoordruk [ms] Tlas [ms] Tnadruk [ms] Ilas [k. A] F [da. N] 150 200 150 8. 3 500 1 trial 33

WP 3 - GM BELGIUM TW-GM 764 -A: Dikte 2 mm 6. 4 <

WP 3 - GM BELGIUM TW-GM 764 -A: Dikte 2 mm 6. 4 < Ønugget < 7. 1 of Ønugget – onderste plaat = 0% aanvaardbaar Ønugget – bovenste plaat = 100% aanvaardbaar (meer dan 7. 1 mm) Porositeit in 0% van de samples Ü NOK 34

WP 3 - GM BELGIUM 35

WP 3 - GM BELGIUM 35

WP 3 - Algemene conclusie Lassen met de deltaspotmachine heeft voor-en nadelen, zelfde besluiten

WP 3 - Algemene conclusie Lassen met de deltaspotmachine heeft voor-en nadelen, zelfde besluiten kunnen getrokken worden als in WP 2. Hoewel de combinatie van VDW met de conventionele machine aanvaardbare resultaten gaf naar de puntlasdiameter toe, wordt dergelijke verbinding meer geschikt geacht voor een projectielasverbinding 36

WP 4 - SORPAS Uitgevoerd op 3 plaatcombinaties uit WP 2 en WP 3:

WP 4 - SORPAS Uitgevoerd op 3 plaatcombinaties uit WP 2 en WP 3: 9 TW-GM 764 9 TW-BIL 1 9 TW-BIL 3 37

WP 4 – TW - GM 764 - Input 38

WP 4 – TW - GM 764 - Input 38

WP 4 – TW - GM 764 - Input 39

WP 4 – TW - GM 764 - Input 39

WP 4 – TW - GM 764 - Input 40

WP 4 – TW - GM 764 - Input 40

WP 4 – TW - GM 764 - Input Gemakkelijke import van data Resultaten

WP 4 – TW - GM 764 - Input Gemakkelijke import van data Resultaten komen qua vorm en afmetingen van de laslens goed overeen met deze gevonden uit het metallografisch onderzoek Handige tool om lasbaarheidsgebieden te bepalen éénmaal de input gefinetuned is. 41

Bedankt voor uw aandacht Vragen? 42

Bedankt voor uw aandacht Vragen? 42