Weerstandlassen met tussenliggende lagen VIS-CO 080732 – “TAPEWELD”

1. Weerstandlassen met tussenliggende lagenVIS-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

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

3. Samenvatting

4. PROJECTPROGRAMMA

5. WP1: LITERATUURSTUDIE • Initieel  Bescherming rolnaadlaselektroden (lost wire) • 199. (o.a. BMW)  Bescherming puntlaselektroden  Verschillende materialen/coatings werden beproefd

6. WP1: LITERATUURSTUDIE • 2006  Fronius Deltaspot  Puntlasmachine (1kHz) met geïntegreerd aanvoer-systeem voor tape  Bescherming puntlaselektroden  Maar ook lassen van meerplaatcombinaties, heterogene verbindingen,…

7. Massieve zwarting WP1: 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

8. WP1: LITERATUURSTUDIE • Conclusie (theoretisch): • Reeds lang gepatenteerd maar nooit een echte doorbraak • In sommige gevallen enige mogelijkheid voor (economisch) verbinden • Complexiteit en betrouwbaarheid vormen de zwakke schakel

9. WP1: LITERATUURSTUDIE - Tapemateriaal * Zievolgendeslide

10. WP1: LITERATUURSTUDIE - Tapemateriaal Weerstandsmetingen uitgevoerd op de tape, ingeklemd tussen de conventionele laselektroden (CuCrZr) = totale weerstand (R)

11. WP1: LITERATUURSTUDIE – Tapemateriaal • Invloed van de tape soms negatief = warmteontrekkend • Vergroting contactoppervlak  Idichtheid 

12. WP1: BASISMATERIAALSELECTIE

13. WP2 – BASISONDERZOEK (Lasproeven) • Laslensdiameter moet minstens 4.5xt en liefst groter dan 5x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

14. WP2 – BASISONDERZOEK (Lasproeven) • Ideale instelling conventioneel (1kHz MFDC): • F16 CuCrZr elektrodekappen met face dressed diameter volgens AWS/SAE D8.9-97 voor staal • A16 elektrodekappen voor aluminium • Ideale parameterinstelling • Ideale instelling Deltaspot: • Ideale tapecombinatie • Ideale lascurve • Ideale elektrode

15. WP2 - DP1 • Lassen van gelijksoortige gecoate staalsoorten of non-ferrolegeringen met gelijke dikte (maximaal dikteverschil : 30%) en enkel voor tweeplaatverbindingen • 2 verbindingen: • 1 non-ferrolegering: TW-EA2 (EADS) • 1 gecoate staalsoort: TW-SYM (H.Symons) • (TW-OCAS: dieptrekstaal AZ185  alleen levensduur)

16. WP2 - DP1 – OCAS • Alleen levensduurtesten • Eerst gezocht naar ideale parameter op basis van pelproeven • AWS/SAE D8.9M:2002 • Vertrokken 5t • Gestopt vanaf/onder 3.5t

17. WP2 - DP1 – OCAS Ø16 elektrode met een positieve afronding (bol) van 100 mm

18. WP2 - DP1 – OCAS • ARO • CuCrZr F16 laskappen met face dresseddiameter van 7 mm  TW-OCAS-A • Er werdenandere, optimale parametersgekozen • RESULTAAT: • ARO:puntlas < 3.5t  bereikt na 200 puntlassen • Deltaspot: puntlas < 3.5t  nog niet bereikt na 1000 puntlassen  proefgestopt

19. WP2 - DP3 • Lassen van ongelijksoortige ongecoate staalsoorten en/of non-ferrolegeringen met gelijke dikte (maximaal dikteverschil : 30%) en enkel voor tweeplaatverbindingen. • 1 verbinding: • TW-BIL3 (BIL/DNI)

20. WP2 - DP3 – BIL/DNI

21. WP2 - DP3 – BIL/DNI • TW-BIL3 – Plaatdikte 0.77 mm  3.9 < Ønugget< 4.4 of  • Ønugget = 100% aanvaardbaar • (Kleine) porositeit in 50% van de samples • OK

22. WP2 - DP3 – BIL/DNI • ARO • CuCrZr A16 laskappen • Gezocht naar een geschikte parameter die een uitgeknoopte laslens gaf maar niet gevonden (NF  Spat)

23. WP2 - DP3 – BIL/DNI

24. WP2 - DP3 – BIL/DNI Vickers hardheidsmetingen [HV1] [mm]

25. WP2 - DP3 – BIL/DNI Cross Shear Afschuifspanning [MPa] Normaalspanning [MPa]

26. WP2 - Algemene conclusie • Lassen met de deltaspotmachine heeft voor- en nadelen • 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

27. WP2 - Algemene conclusie • 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

28. WP2 - Algemene conclusie • Trekproeven • Simuleren holten en geen scheuren • 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 %.

29. WP2 - Algemene conclusie • Lasproblemen • Conventioneel: spatten • Deltaspot: spatten maar ook sticking (platen en elektrode)

30. WP3 • 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: • TW-GM764: Comb. van DP1, DP2, DP4 (GM Belgium) • TW-BIL2: Comb. van DP1, DP2 (BIL/DNI) • TW-VDW*: Comb. van DP2, DP4 (VandeWiele)

31. WP3 - GM BELGIUM

32. WP3 - GM BELGIUM • TW-GM764-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.) • OK?

33. WP3 - GM BELGIUM • ARO • CuCrZr F16 laskappen met een face dressed diameter van 5mm aan de dunste plaatkant en 6 mm aan de dikste plaatkant. • De lasparameters die hier gebruikt werden zijn nagenoeg dezelfde als bij de Deltaspot • 1 trial

34. WP3 - GM BELGIUM • TW-GM764-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 • NOK

35. WP3 - GM BELGIUM

36. WP3 - Algemene conclusie • Lassen met de deltaspotmachine heeft voor-en nadelen, zelfde besluiten kunnen getrokken worden als in WP2. • 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

37. WP4 - SORPAS • Uitgevoerd op 3 plaatcombinaties uit WP2 en WP3: • TW-GM764 • TW-BIL1 • TW-BIL3

38. WP4 – TW - GM764 - Input

39. WP4 – TW - GM764 - Input

40. WP4 – TW - GM764 - Input

41. WP4 – TW - GM764 - 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.

42. Bedankt voor uw aandacht Vragen?