Punktsvetsning i höghållfast stål

Sammanfattning

Arbetet mot lättare och bränslesnålare lastbilar går framåt på Scania CV

AB, en ny generations hytter är att vänta i vilken höghållfast stål i viss

utsträckning ersätter de idag använda mjuka stålen. Komponenter och

hyttstrukturer kan därmed med bibehållen styrka göras tunnare och lättare.

Bytet mot höghållfasta stål kan ställa särskilda krav på bland annat

svetsningen, syftet med detta examensarbete är som en följd av detta att

undersöka svetsbarheten i det höghållfasta materialet Docol 600DP och ur

ett hållfasthetsperspektiv jämföra detta med det idag använda DX54.

Arbetet har bland annat genom statistisk försöksplanering, punktsvetsning

och dragprovning resulterat i svetsytor i vilka hållfasthetsvärden kan

erhållas utifrån svetsens elektrodkraft, strömstyrka och svetstid.

Svetsytorna ger även svar på de tre olika parametrarnas individuella

inverkan på svetsens hållfasthet, här ligger strömstyrkan först följd av

svetstiden och elektrodkraften. Ett höjt elektrodkraft visade sig dessutom

ha negativ inverkan på punktsvetsens hållfasthet, ett ökat elektrodkraft

gör det dock möjligt att svetsa med högre ström vilket med råge kompenserar

för denna negativa inverkan.

Docol 600DP svetsat i sig själv visade sig vara ungefär dubbelt så starkt

under skjuvning som DX54 svetsat i sig själv. Under fläkning var dock det

höghållfasta materialet svagare än det mjuka, något som förklaras med den

mycket spröda svetskärnan i det martensitfrämjande Docol 600DP.

Utmattningsprov har gjorts på de båda materialen svetsade i sig själva och

i varandra. Resultaten indikerar ingen skillnad mellan materialen vid 10

000 cykler och däröver, det höghållfasta materialet verkar därmed prestera

bättre än det mjuka då det är starkare vid låga cykler och lika hållbart

som det mjuka vid höga cykler.

Vickers hårdhetsprovning har även utförts med syftet att titta på olika

parametrars och behandlingars inverkan på svetskärnans hårdhet.

Strömstyrka, svetstid, bakning i ugn och eftervärmning visade inga tecken

på att påverka svetskärnans hårdhet nämnvärt. Svetscykelns sista del,

hålltiden, visade sig dock sänka kärnans hårdhet vilket gav ett tecken på

att svetsens mikrostruktur går att påverka trots ett väldigt kort

svetsförlopp.

Försök att förbättra fläkegenskaperna hos 600DP har därför gjorts med hjälp

av korta värmebehandlingscykler bestående av korta strömpulser i direkt

anslutning till svetsningen. Två olika metoder provades, en där materialet

glödgades direkt efter att punkten kylts och en där temperaturen i

svetskärnan hölls hög under en längre tid vilket skulle kunna tänkas sänka

halten martensit i svetsen. Resultaten visade inte på ökad statisk

hållfasthet men indikerade en ökad livslängd under utmattningsprovningen

för den senare metoden.

Utifrån detta arbetes resultat får Docol 600DP anses ha god svetsbarhet i

alla avseenden utom vid uppfläkning av svetspunkten, denna uppfläkning kan

dock undvikas till stor del om detaljer konstrueras så att svetsarna

skjuvbelastas istället för fläkbelastas. Då Scanias konstruktioner över lag

är väl genomtänkta borde en övergång till detta material inte ställa några

särskilda krav på varken svetsutrustning eller cykeltider. Den stora

svårigheten torde istället ligga i pressformningen och passformen mellan

detaljer, något som blir mycket svårare att tillgodose med denna typ av

material.