Fiber laser application on TBF1180 steel

Year 2024, Volume: 12 Issue: 1, 267 - 281, 25.03.2024

Onur Yüce , Mehtap Hıdıroğlu , İsmail Erdoğan , Nizamettin Kahraman

https://doi.org/10.29109/gujsc.1385871

Abstract

In this study, the weldability of TBF1180 materials, which are widely used in the automotive industry and have advanced strength properties, was investigated at different welding parameters. Robotic fiber laser welding method, which is widely used in the industry, was preferred in welding processes. Tensile and Erichsen cupping test were applied to determine the mechanical properties of the samples. In addition, hardness tests and microstructure examinations were carried out on the weld zones of the samples. Microstructural examinations showed that the weld metal was predominantly martensitic in structure. In hardness tests, it has been determined that the hardness of the weld metal at many joints is generally higher than other regions and that there is a soft region in the tempered zones of the heat affected zone (HAZ). As a result of the tensile tests, it was seen that the fractures occurred from the base material with lower strength. It was observed that no tearing occurred in the Erichsen cupping test.

Keywords

TBF1180, Fiber laser welding, Automotive ındustry, Mechanical Properties

Ethical Statement

The author of this article declares that materials and methods they use in their work do not require ethical committe approval and/or legal-specific permission.

Supporting Institution

Karabük Üniversitesi

Thanks

I would like to thank my author friends for their support and interest in the planning and execution of this thesis study.

TBF1180 çeliğin fiber lazer uygulamaları

Abstract

Bu çalışmada otomotiv endüstrisinde yaygın olarak kullanılan ve ileri mukavemet özelliklerine sahip TBF1180 malzemelerinin farklı kaynak parametrelerinde kaynaklanabilirliği araştırılmıştır. Kaynak işlemlerinde endüstride yaygın olarak kullanılan robotik fiber lazer kaynak yöntemi tercih edilmiştir. Numunelerin mekanik özelliklerini belirlemek için çekme ve Erichsen çökertme testleri uygulanıştır. Ayrıca numunelerin kaynak bölgeleri sertlik testleri ve mikroyapı incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Mikroyapı incelemelerinde kaynak metalinin ağırlıklı olarak martenzitik yapıda olduğu görülmüştür. Sertlik testlerinde birçok birleştirme noktasında kaynak metalinin sertliğinin genel olarak diğer bölgelere göre daha yüksek olduğu ve ısıdan etkilenen bölgenin (ITAB) temperlenmiş bölgelerinde yumuşak bir bölgenin olduğu tespit edilmiştir. Çekme testleri sonucunda kopmaların mukavemeti daha düşük olan ana malzemeden meydana geldiği görülmüştür. Erichsen çökertme testinde yırtılma gerçekleşmediği görülmüştür.

Keywords

TBF1180, Fiber lazer kaynağı, Otomotiv endüstrisi, Mekanik Özellikler

Ethical Statement

Bu makalenin yazarı çalışmalarında kullandıkları materyal ve yöntemlerin etik kurul izni ve/veya yasal-özel bir izin gerektirmediğini beyan edeler.

Supporting Institution

karabük üniversitesi

Thanks

Bu tez çalışmasının planlanmasında ve yürütülmesinde desteğini ve ilgisini esirgemeyen, yazar arkadaşlarıma teşekkürlerimi sunarım.

References

• [1] Siyambaş Y., Turgut Y., HSLA Çeliğinin Delinmesinde Kesme Parametrelerinin Çap Değişimi ve Çapak Yüksekliği Üzerindeki Etkilerinin Gri İlişkisel Analiz Yöntemiyle Araştırılması, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 8(320–334), (2020).
• [2] Erişir E., Bilir, OG., Sözer, YE., Ararat, Ö., Davut, K., Partial austenitisation and TBF Steel Composed of Ferrite, Bainitic Ferrite, and Austenite, Materials Science And Technology, 39(1), 105–116 (2023).
• [3] Kenneth, Gibbs, P. (2019). Strain Path Effect on Austenite Transformation And Ductility in Strain Path Effect on Austenite Transformation And Ductility in TBF 1180 Steel, MSc Thesis, School Of Technology Brigham Young University, Utah, 1-5.
• [4] Billur, E., Çetin, B., Gürleyik, M., New Generation Advanced High Strength Steels: Developments, Trends And Constraints, International Journal of Scientific and Technological Research, 2(50-62) (2016).
• [5] Mohrbacher H, Yang J-R, Chen Y-W, Rehrl J, Hebesberger T., Metallurgical Effects of Niobium in Dual Phase Steel, Metals, 10(1-3), (2020).
• [6] Hıdıroğlu, M. (2022). Nokta Direnç Kaynağı ile Birleştirilen Yüksek ve Ultra Yüksek Dayanımlı Otomotiv Çeliklerinin Kaynak Kabiliyetinin İncelenmesi, Doktora Tezi, Karabük Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Karabük, 1-149.
• [7] Hıdıroğlu, M., Kahraman, Ü., Kahraman, N., The Effect Of AC And MFDC Resistance Spot Welding Technology on Mechanical Properties Of New Generation Automotive Steels, Pamukkale University Journal Of Engineering Sciences, 27(4), (2021).
• [8] Huin, T., Dancette, S., Fabrègue D., Dupuy, T., Investigation of The Failure of Advanced High Strength Steels Heterogeneous Spot Welds, Metals, 6 (1-19), (2016).
• [9] Aydın, H., Yılmaz, İ. Ö., Bilici, A. Y., Elektrik Direnç Punta Kaynağı ile Birleştirilen TBF/DP600 Çeliklerinin Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 37(609-624), (2022).
• [10] Başer, A.T., Resistance Spot Welding of Zn-Coated Third Generation Automotive Steels Using Mid-Frequency Direct Current Technology, Transactions of The Indian Institute of Metals, 76(49–57), (2023).
• [11] Uyguntürk, E. (2020). Titanyum Boruların TIG ve Lazer Kaynak Yöntemleri ile Birleştirilebilirliğinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Karabük, 1-3.
• [12] Quintino, L., Costa, A., Miranda, R., Yapp, D., Kumar, V., Kong, C. J., Welding With High Power Fiber Lasers – A Preliminary Study, Materials And Design, 28(1231 –1237), (2007).
• [13] Stadler, M, Gruber, M, Schnitzer, R, Hofer, C., Microstructural Characterization of a Double Pulse Resistance Spot Welded 1200 MPa TBF Steel, Welding in the World, 64(335-343), (2020).
• [14] Stadler, M., S., Chnitzer, R., Gruber, M., Hofer, C., Improving the Mechanical Performance of a Resistance Spot Welded 1200 MPa TBF Steel, International Journal Of Materials Research, 112(262-265), (2021).
• [15] Salminen, A., Farrokhi, F., Unt, A., Poutiainen, I., Effect of Optical Parameters on Fiber Laser Welding Of Ultrahigh Strength Steels and Weld Mechanical Properties at Subzero Temperatures, Journal of Laser Applications, 28(2), (2016).
• [16] Altay, M. (2021). Otomotiv Endüstrisinde Kullanılan Yüksek Mukavemetli DP1200 Çeliğinde Lazer Kaynak Parametrelerinin Optimizasyonu, Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, 1-138.
• [17] Tunçel, O. (2020). Lazer Kaynağı ile Birleştirilmiş Farklı Türdeki Yüksek Mukavemetli Çeliklerde Mekanik ve Mikroyapı İlişkilerinin İncelenmesi, Doktora Tezi, Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Bursa, 86-164.
• [18] Akay, A. A., Kaya, Y., Kahraman, N., Tozaltı Ark Kaynak Yöntemi ile Birleştirilen X60, X65 ve X70 Çeliklerin Kaynak Bölgesinin Etüdü, Karaelmas Fen ve Mühendislik Dergisi, 3 (2), 34-42, (2013).
• [19] Tuncel, O., Aydın, H., Davut, K., “Effect of heat input on HAZ softening in fiber laser welding of 22MnB5 steel.”, Optics and Laser Technology, 1-7, (2023).
• [20] Jia, Q., Guo, W., Wan, Z., Peng, Y., Zou, G., Tian, Z., Zhou, Y.N., Microstructure and mechanical properties of laser welded dissimilar joints between QP and boron alloyed martensitic steels, Journal of Materials Processing Tech., 259;58–67, (2018).
• [21] Dinda, S. K., Sk, M.B., Roy, G.G., Srirangam, P., Microstructure and Mechanical Properties of Electron Beam Welded Dissimilar Steel To Fe–Al Alloy Joints, Materials Science & Engineering A, 677(182–192), (2016).
• [22] Di, H., Sun, Q., Wang, X., Li, J., Microstructure And Properties in Dissimilar/Similar Weld Joints Between DP780 And DP980 Steels Processed By Fiber Laser Welding, Journal of Materials Science & Technology, 33(1561-1571), (2017).
• [23] Jia, Q., Guo, W., Wan, Z., Peng, Y., Zou, G., Tian