Effect of Additional Adhesive on The Point Resistance Welding Ability of AISI304L and AISI430 Grade Stainless Steels

Abstract

The aim of this study was to investigate the effects of some welding parameters on the mechanical and microstructural properties of ferritic and austenitic stainless steels during the combining of electrical resistance point welding method using additional adhesive. In the study, AISI 430 ferritic and AISI 304L quality austenitic stainless steels are combined with each other, with or without glue, by the point resistance welding method. Welding processes; Electrode force of 6 kN, welding current of 5, 8, 11 kA and welding time of 10, 20, 30 periods were realized in 2 different ways with and without adhesive in 9 different parameters. Tereson MS 9220 spot weldable adhesive material was used in the adhesive welding samples. As a result of experimental studies; The welding core diameter and the depth of the electrode plunge were increased in parallel with the increase of the welding current. Adhesive samples with additional adhesive were observed to provide more tensile-shear strength than non-adhesive samples. As a result of hardness tests, the highest values were measured from the welding core. When the microstructure images were examined, it was observed that the grains formed in the welding core became larger due to the high heat input in the austenitic parts.

Keywords

• Stainless steel
• Resistance spot welding
• Additional adhesive
• Microstructure and mechanical properties

AISI304L ve AISI430 Kalite Paslanmaz Çeliklerin Nokta Direnç Kaynak Kabiliyetine İlave Yapıştırıcının Etkisi

Abstract

Bu çalışmanın amacı, ferritik ve östenitik paslanmaz çeliklerin ilave yapıştırıcı kullanarak elektrik direnç nokta kaynak yöntemi ile birleştirilmesi esnasında değiştirilen bazı kaynak parametrelerinin mekanik ve mikroyapı özelliklerine etkisini araştırmaktır. Çalışmada, AISI 430 ferritik ve AISI 304L kalite östenitik paslanmaz çelikler nokta direnç kaynak yöntemi ile yapıştırıcılı ve yapıştırıcısız olmak üzere birbirleri ile birleştirilmiştir. Kaynak işlemleri; 5, 8, 11 kA kaynak akımı ve 10, 20, 30 periyot kaynak süresinde olmak üzere 9 farklı parametrede yapıştırıcılı ve yapıştırıcısız olarak 2 farklı şekilde gerçekleştirilmiştir. Yapıştırıcılı kaynak numunelerinde Tereson MS 9220 yapıştırıcı malzeme kullanılmıştır. Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda; kaynak akımının artması ile buna paralel olarak kaynak çekirdek çapı ve elektrot dalma derinliği artmıştır. İlave yapıştırıcı kullanılan yapıştırıcılı numuneler yapıştırıcısız numunelere göre daha fazla çekme-makaslama dayanımı sağladığı gözlemlenmiştir. Sertlik deneyleri sonucunda en yüksek değerler kaynak çekirdeğinden ölçülmüştür. Mikroyapı görüntüleri incelendiğinde östenitik kısımlarda yüksek ısı girdisinden dolayı kaynak çekirdeğinde oluşan tanelerin irileştiği gözlemlenmiştir.

Keywords

• Paslanmaz çelik
• Elektrik direnç nokta kaynağı
• Adhesiv yapıştırıcı

References

1. [1] P. R. Spena, A. Angelastro, G. Casalino, “Hybrid laser arc welding of dissimilar TWIP and DP high strength steel weld,” Journal of Manufacturing Processes, c. 39, ss. 233-240, 2019.
2. [2] A. Angelastro, G. Casalino, P. Perulli, P. R. Spena, “Weldability of TWIP and DP steel dissimilar joint by laser arc hybrid welding with austenitic filler,” Procedia CIRP, c. 67, ss. 607-611, 2018.
3. [3] Y Akinay, F Hayat, “Effect of Ni on the mechanical behavior of a high-Mn austenitic TWIP steel,” Materials Testing, c. 58, s. 5, ss. 413-417, 2016.
4. [4] G. Casalino, A. Angelastro, P. Perulli, P. Posa, P. R. Spena, “Fiber laser-MAG hybrid welding of DP/AISI 316 and TWIP/AISI 316 dissimilar weld,” Procedia CIRP, c. 79, ss. 153-158, 2019.
5. [5] F. Hayat and H. Uzun, “Microstructural and mechanical properties of dual-phase steels welded by GMAW process with solid and flux-cored welding wires,” International Journal of Materials Research, c. 103, ss. 828-837, 2012.
6. [6] T. C. A. Colombo, R. R. Rego, J. Otubo, A. R. de Faria, “Mechanical reliability of TWIP steel spot weldings,” Journal of Materials Processing Technology, c. 266, ss. 662-674, 2019.
7. [7] F. Hayat, “TRIP Çeliklerinin Otomotiv Endüstrisinde Kullanımının İncelenmesi,” Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, c. 25, s. 4, ss. 701-712, 2010.
8. [8] Y. Akinay, F. Hayat, “The influence of the heat treatment on mechanical and microstructure properties of Fe–Mn–C high manganese steel,” Kovove Materialy, Metallic Materials, c. 54, ss. 1-6, 2016.

9. [9] W. Li, M. Vittorietti, G. Jongbloed, J. Sietsma, “The combined influence of grain size distribution and dislocation density on hardness of interstitial free steel,” Journal of Materials Science & Technology, c. 45, ss. 35-43, 2020.
10. [10] F. Hayat, H. Uzun, “Effect of Heat Treatment on Microstructure, Mechanical Properties and Fracture Behaviour of Ship and Dual Phase Steels,” Journal of Iron and Steel Research, International, c. 18, s. 8, ss. 65-72, 2011.
11. [11] H. Chen, Z. He, L. Lu, “Correlation of surface features with corrosion behaviors of interstitial free steel processed by temper rolling,” Journal of Materials Science & Technology, c. 36, s. 1, ss. 37-44, 2020.
12. [12] C. Wang, Y. Yua, J. Yua,, Y. Zhang, Y. Zhao, Q. Yuan, “Microstructure evolution and corrosion behavior of dissimilar 304/430 stainless steel welded joints,” Journal of Manufacturing Processes, c. 50, ss. 183-191, 2020.
13. [13] F. Hayat, “Resistance spot weldability of dissimilar materials: BH180-AISI304L steels and BH180-IF7123 steels,” Journal of Materials Science & Technology, c. 27, s. 11, ss. 1047-1058, 2011.
14. [14] J. Lia,, Q. Suna, Y. Liua, , Z. Zhen, Q. Sun, J. Fenga, “Melt flow and microstructural characteristics in beam oscillation superimposed laser welding of 304 stainless steel,” Journal of Manufacturing Processes Volume, c. 50, ss. 629-637, 2020.
15. [15] W. H. Kearns, Welding Processes, AWS Welding Handbook, 3., 7. baskı, ., London, England: American Welding Society, Published by Macmillan Press Ltdss., 1980, ss. 1-55.
16. [16] Y. Akinay, F. Hayat, “Investigation of resistance spot welds between DP450 steel and aluminum alloys,” Materials Testing, c. 58, s. 5, ss. 408-412, 2016.
17. [17] F. Hayat, B. Demir, M. Acarer, S. Aslanlar, “Adhesive weld bonding of interstitial free steel at spot welding for automotive application,” Kovové Materiály Metallic Materials, c. 48, s. 2, ss. 137-143, 2010.
18. [18] F. Hayat, B. Demir, and M. Acarer, "Tensile Shear Stress and Microstructure of Low-Carbon Dual-Phase Mn-Ni Steels After Spot Resistance Welding,” Metal Science and Heat Treatment, c. 49, ss. 9-10, 2007.
19. [19] I. Sevim, F. Hayat, M. K. Kulekci, “Nucleus geometry and mechanical properties of resistance spot welded coated–uncoated DP automotive steels,” Bulletin of Materials Science, c. 36, s. 6, ss. 1049-1055, 2013.
20. [20] S. Aslanlar, “The effect of nucleus size on mechanical properties in electrical resistance spot welding of sheets used in automotive industry,” Material Design, c. 27, s. 2, ss. 125-131, 2006.
21. [21] F. Hayat, B. Demir, M. Acarer, S. Aslanlar, “Effect of weld time and weld current on the mechanical properties of resistance spot welded IF (DIN EN 10130–1999) steel,” Kovove Materialy, c. 47, s. 1, ss. 11-17, 2009.
22. [22] E. Kaluç, K. Tülbentçi, “Paslanmaz çelikler ve kaynaklanabilirliği,” Seminer Notları, Kocaeli Üniversitesi Kaynak Teknolojisi Araştırma Eğitim ve Uygulama Merkezi, Kocaeli, Türkiye, 1995.
23. [23] B. Kocabekir, R. Kaçar, S. Gündüz, F. Hayat, “An effect of heat input, weld atmosphere and weld cooling conditions on the resistance spot weldability of 316l austenitic stainless steel,” J. Mater. Process. Tech., c. 195, s. 1- 3, ss. 327-335, 2008.
24. [24] S. M. Manladan Yusof F., Ramesh S., Zhang Y., Luo Z., Ling Z., “Microstructure and mechanical properties of resistance spot welded in welding-brazing mode and resistance element welded magnesium alloy/austenitic stainless steel joints,” Journal of Materials Processing Tech., c. 250, ss. 45-54, 2017.
25. [25] F. Hayat, “Comparing properties of adhesive bonding, resistance spot welding, and adhesive weld bonding of coated and uncoated DP 600 steel,” Journal of Iron and Steel Research International, c. 18, s. 9, ss. 70-78, 2011.
26. [26] F. Hayat, “Çift-fazlı çeliklerin nokta direnç kaynağında Mho ile kaynak süresinin mekanik özelliklere etkisi,” Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Zonguldak Karaelmas Üniversitesi, Karabük, Türkiye, 2005.
27. [27] A. Hasanbaşoğlu, R. Kaçar, “Resistance spot weldability of dissimilar materials (AISI 316L-DIN EN 10130-99 steels),” Materials and Design, c. 28, ss. 1794-1800, 2007.
28. [28] B. Gülbahar, “%17 Kromlu ferritik paslanmaz çeliklerin nokta kaynağında kaynak parametrelerinin tanelerarası korozyon ve çekme makaslama dayanımı üzerindeki etkisinin incelenmesi,” Doktora tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 1989.
29. [29] Vural M., Akkuş A., “On the resistance spot weldability of galvanized interstitial free steel sheets with austenitic stainless steel sheets,” Journal of Materials Processing Technology, ss. 1-6, 2004.
30. [30] O. Martin, P. D. Tiedra, M. Lopez, M. San-juan, C. Garcia, F. Martin, Y. Blanco, “Quality prediction of resistance spot welding joints of 304 austenitic stainless steel,” Materials and Design, c. 30, s. 1, ss. 68-77, 2008.
31. [31] F. Hayat, B. Demir, S. Aslanlar, “Nokta Direnç Kaynak Süresinin IF 7114 Çeliği Birleştirmelerinin Mekanik Özelliklerine Etkisi,” IV. Demir Çelik Kongresi, Türkiye, 2007.
32. [32] Z. Almus, “Nokta direnç kaynağında ara bağlayıcının birleşme özelliklerine etkilerinin araştırılması,” Yüksek lisans tezi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye, ss. 3-63, 2006.