การศึกษาสมบัติรอยเชื่อมต้านทานแบบจุดระหว่างอลูมิเนียม AA1100 และเหล็กกล้าเคลือบสังกะสี SGACD

Abstract

รอยต่อระหว่างอลูมิเนียมผสมและเหล็กกล้ามีความยากลำบากในการเชื่อมหลอมละลายเนื่องจากความแตกต่างของสมบัติวัสดุ อย่างไรก็ตามการใช้งานรอยต่อนี้มีปริมาณเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องเพราะรอยต่อชนิดนี้สามารถลดน้ำหนักรวมของรถยนต์และส่งผลต่อการประหยัดการใช้พลังงานได้ ดังนั้นหากมีการเชื่อมรอยต่อชนิดนี้ให้มีความสมบูรณ์แล้วอาจทำให้เกิดการพัฒนาอุตสาหกรรมการผลิตรถยนต์ได้ งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ในการศึกษาอิทธิพลตัวแปรการเชื่อมต้านทานและจุดที่มีผลต่อความแข็งแรงของรอยต่อระหว่างอลูมิเนียมผสมและเหล็กกล้า และทำการศึกษาเปรียบเทียบความแข็งแรงและโครงสร้างจุลภาคของรอยต่อ วัสดุที่ใช้ในการทดลอง คือ อลูมิเนียมผสมเกรด AA1100 และเหล็กกล้าเคลือบสังกะสี SGACD ที่มีขนาดหนา 1 มิลลิเมตร กว้าง 25 มิลลิเมตร และยาว 100 มิลลิเมตร ในการทดลองใช้การเชื่อมต้านทานแบบจุดในการเชื่อมรอยต่อโดยการเปลี่ยนแปลงตัวแปรการเชื่อมประกอบด้วยกระแสไฟเชื่อม เวลากดแช่ และแรงกดปลายอิเลกโทรด รอยต่อที่ได้จากการเชื่อมด้วยตัวแปรการเชื่อมที่กำหนดถูกนำไปทำการตรวจสอบสมบัติของรอยต่อต่อไป ผลการทดลองโดยสรุปมีดังนี้ ตัวแปรการเชื่อมที่ทำให้ได้ความแข็งแรงเฉือนดึง 2200 N คือ กระแสไฟเชื่อม 95 kA เวลากดแช่ 10 cycle และแรงกดปลายอิเลกโทรด 0.10 MPa กระแสไฟเชื่อมที่เพิ่มขึ้นส่งผลทาให้ค่าความแข็งแรงเฉือนดึงของรอยต่อเกยเพิ่มขึ้น และทาให้เพิ่มการกระจายตัวของอลูมิเนียมบริเวณผิวสัมผัสของรอยต่อเกย เวลากดแช่อิเลกโทรดที่เพิ่มขึ้นทาให้ส่งผลทาให้การเกาะยึดของโลหะเพิ่มขึ้นและทำให้ความแข็งแรงของรอยต่อเกยเพิ่มขึ้น เวลากดแช่และแรงกดอิเลกโทรดที่สูงทาให้โครงสร้างมหภาคและจุลภาคของรอยต่อเกยเสียรูปและทาให้การเกาะยึดของวัสดุที่ผิวสัมผัสลดลง รอยเชื่อมต่อเกยที่กำหนดให้เหล็กอยู่ด้านบนอลูมิเนียมมีความแข็งแรงเฉือนดึงสูงกว่ารอยเชื่อมต่อเกยที่กำหนดให้อลูมิเนียมอยู่ด้านบนเหล็ก โครงสร้างมหภาคของรอยต่อเกยอยู่ในระดับ C ของมาตรฐานอุตสาหกรรมญี่ปุ่น JIS Z31339 สามารถนำไปใช้ในงานผลิตรถยนต์ได้

A joint of aluminum alloy and carbon steel is difficult to fusion weld because of the difference in the materials properties. However, this joint application was continuously increased in an automobile industry because this joint could reduce the gross automobile weight and directly affect to reserve the energy. Therefore, if the joint could perfectly produce, a joint application could be affect to develop the automobile industry. This research work aims to effect study of resistance spot welding parameters on the aluminum and steel joint strength and to comparative study of joint strength and joint microstructure. The materials in this experimental were AA1100 aluminum alloys and SGACD zinc coated steel with the dimension of 1 mm. thick, 25 mm. wide and 100 mm. wide. The resistance spot welding was performed to produce the lap joint using various welding process parameters such as a welding current, a holding time, and a electrode tip pressure. The lap joint that was produced by a given welding process parameter was investigated for the joint properties. The summarized experimental results are as follows. An optimum welding parameters that produced maximum tensile shear strength of 2200 N was a welding current of 95 kA, a holding time of 10 cycles, and a welding pressure of 0.10 MPa. Increasing of welding current affected to increase tensile shear strength of the joint and increase the amount of aluminum dispersion at the joint interface. Increasing of a holding time affected to increase the bonging between the materials and joint tensile shear strength. A holding time and an electrode pressure that was high deteriorated the joint macrostructure and microstructure and also decreased the bonging between the materials. A lap joint that was set the steel over the aluminum showed the higher joint tensile shear strength than a lap joint that was set the aluminum over the steel. Macrostructure profile showed that the joints was within the class C of JIS Z31339 and also could apply in automobile industry.