Effect of Double-Pulse Resistance Spot Welding on the Mechanical Properties of High Strength Low Alloy S700 Steel

Year 2024, EARLY VIEW, 1 - 1

Mehmet Okan Görtan

https://doi.org/10.2339/politeknik.1524711

Abstract

In this study, the impact of single-pulse and double-pulse resistance spot welding strategies on hot- rolled high-strength low alloy structural steel, specifically S700 with a thickness of 1.2 mm, has been examined regarding their influence on the mechanical strength and fracture characteristics of joints. Samples prepared using different welding currents were investigated for their tensile-shear strengths, fracture energies, fracture modes, and geometric properties of the joints. It has been determined that when double-pulse resistance spot welding is used, expulsion occurs later during the joining process, allowing for larger nugget diameters to be achieved as a result. As a result, in double-pulse welding applications, the tensile-shear strength and fracture energy have been improved by 4.5% and 14.6%, respectively, compared to single-pulse welding. Additionally, in double-pulse welding applications, mechanical strengths have become more stable, and the standard deviations in measurements have decreased significantly.

Keywords

Resistance spot welding, S700MC steel, mechanical strength

Project Number

9210025

Çift Aşamalı Nokta Direnç Kaynağı Uygulamasının Yüksek Dayanım Düşük Alaşımlı S700 Çeliğinin Mekanik Dayanımına Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, 1,2 mm kalınlığında S700 olarak adlandırılan sıcak haddelenmiş yüksek dayanımlı düşük alaşımlı yapısal çeliğe uygulanan tek aşamalı ve çift aşamalı nokta direnç kaynağı stratejilerinin bağlantıların mekanik dayanımı ve kopma şekline etkisi incelenmiştir. Farklı kaynak akımları kullanılarak hazırlanan numunelerin çekme-makaslama dayanımları, kopma enerjileri ve kopma şekilleri ile birlikte bağlantıların geometrik özellikleri araştırılmıştır. Çift aşamalı nokta direnç kaynağı kullanılması halinde birleştirme prosesi sırasında kaynak sıçramasının daha geç gerçekleştiği ve buna bağlı olarak daha büyük çekirdek çaplarına çıkılabildiği belirlenmiştir. Sonuç olarak çift aşamalı kaynak uygulamasında çekme-makaslama dayanımı ile kopma enerjisi tek aşamalı kaynağa kıyasla sırasıyla % 4,5 ve % 14,6 oranında iyileştirilebilmiştir. Buna ek olarak çift aşamalı kaynak uygulamasında mekanik dayanımlar daha kararlı hale gelmiş ve ölçümlerdeki standart sapmalar belirgin oranda azalmıştır.

Keywords

Nokta direnç kaynağı, S700MC çeliği, mekanik dayanım

Ethical Statement

Bu makalenin yazar(lar)ı çalışmalarında kullandıkları materyal ve yöntemlerin etik kurul izni ve/veya yasal-özel bir izin gerektirmediğini beyan ederler.

Supporting Institution

TÜBİTAK

Project Number

9210025

Thanks

Bu çalışma, Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK) tarafından 9210025 Numaralı proje ile ve SMART EUREKA CLUSTER tarafından Advanced Manufacturing Program kümesi altında desteklenmiştir. Projeye verdiği destekten ötürü TÜBİTAK’a teşekkürlerimizi sunarız.

References

• [1] Jeswiet J., Geiger M., Engel U., Kleiner M., Schikorra M., Duflou J., Neugebauer R., Bariani P. and Bruschi S., “Metal forming progress since 2000”, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, 11: 2-17, (2008).
• [2] Yıldırım M.S, Kaya Y., Çakıroğlu R.,Gülenç B., Kahraman N., Durgutlu N., “Nokta direnç kaynağı ile birleştirilen titanyum levhaların çekme-makaslama dayanımlarının taguchi metoduyla optimizasyonu”, Politeknik Dergisi, 22(3): 567-573, (2019).
• [3] Kimchi M. And Philips D.H. “Resistance Spot Welding – Fundamentals and Applications for the Automotive Industry” Springer, Switzerland, (2023).
• [4] Mutlusu Ö. ve Ertan R., “Nokta direnç kaynak yöntemi ile alüminyum ve titanyum alaşımı sacların IF çelik saclarla kaynak kabiliyetinin araştırılması”, Politeknik Dergisi, 23(4): 1003-1013, (2020).
• [5] Kaya Y. ve Kahraman N. “Titanyum Sacların Nokta Direnç Kaynağı Ile Birleştirilmesinde Kaynak Parametrelerinin Çekirdek Oluşumuna Etkisi”. Politeknik Dergisi, 14(4): 263-70, (2011).
• [6] Pouranvari M. and Marashi S.P.H., Critical review of automotive steels spot welding: process, structure and properties, Science and Technology of Welding and Joining, 18-5:361-403, (2013).
• [7] Aslanlar S., Ogur A., Ozsarac U. and Ilhan E., “Welding time effect on mechanical properties of automotive sheets in electrical resistance spot welding”, Materials & Design 29(7):1427–1431, (2008).
• [8] Mousavi Anijdan S.H., Sabzi M., Ghobeiti-Hasab M. and Roshan-Ghiyas A., “Optimization of spot welding process parameters in dissimilar joint of dual phase steel DP600 and AISI 304 stainless steel to achieve the highest level of shear-tensile strength”, Materials Science & Engineering A, 726:120-125, (2018).
• [9] Jaber H. L., Pouranvari M., Salim R.K., Hashim F.A. and Marashi S.P.H., “Peak load and energy absorption of DP600 advanced steel resistance spot welds”, Ironmaking & Steelmaking, 44-9:699-706, (2017).
• [10] Kishore K., Kumar P. and Mukhopadhyay G., “Resistance spot weldability of galvannealed and bare DP600 steel”, Journal of Materials Processing Technology, 271:237-248, (2019).
• [11] Yaghoobi F., Jamaati R. and Aval H.J., “Resistance spot welding of high-strength DP steel and nano/ ultrafine-grained IF steel sheets”, Materials Chemistry and Physics, 281:125909, (2022).
• [12] Rao S.S., Chhibber R., Arora K.S. and Shome M., “Resistance spot welding of galvannealed high strength interstitial free steel”, Journal of Materials Processing Technology, 246:252-261, (2017).
• [13] Spena P.R., De Maddis M. and Lombardi F., “Mechanical strength and fracture resistance spot welded advanced high strength steels”, Procedia Engineering, 109:450-456, (2015).
• [14] Sivaraj P., Seeman M., Kanagarajan D. and Seetharaman R., “Influence of welding parameter on mechanical properties and microstructural features of resistance spot welded dual phase steel sheets joint”, Materials Today: Proceedings, 22-3:558-562, (2020).
• [15] Zhang H. and Senkara J., “Resistance Welding – Fundamentals and Applications”, CRC Press, Boca Raton, (2011).
• [16] Liu, X.D., Xu Y.B., Misra R.D.K., Peng F., Wang, Y. and Du Y.B., “Mechanical properties in double pulse resistance spot welding of Q&P 980 steel”, Journal of Materials Processing Technology, 263:186-197, (2019).
• [17] Chabok A., van der Aa E., Basu I., De Hosson J.T.M. and Pei Y., “Effect of pulse scheme on the microstructural evolution, residual stress state and mechanical performance of resistance spot welded DP1000-GI steel”, Science and Technology of Welding and Joining, 23-8:649-658, (2018).
• [18] Chabok A., van der Aa E., De Hosson J.T.M. and Pei Y.T., “Mechanical behavior and failure mechanism of resistance spot welded DP1000 dual phase steel”, Materials & Design, 124:171-182, (2017).
• [19] Pouranvari M., Aghajani H. and Ghasemi A., “Enhanced mechanical properties of martensitic stainless steels resistance spot welds enabled by in situ rapid tempering”, Science and Technology of Welding and Joining, 25-2:119-126, (2020).
• [20] Kim, J.W., Murugan, S.P., Yoo, J.H., Ashiri, R. and Park, Y. D., “Enhancing nugget size and weldable current range of ultra-high-strength steel using multi-pulse resistance spot welding”, Science and Technology of Welding and Joining, 25-3:235–242, (2019).
• [21] Soomro I.A., Pedapati S.R. and Awang M., “Optimization of postweld tempering pulse parameters for maximum load bearing and failure energy absorption in dual phase (DP590) steel resistance spot welds”, Materials Science & Engineering A, 803:140713, (2021).
• [22] ISO 6892-1, “Metallic materials – Tensile testing – Part 1: Method of test at room temperature”, (2009).
• [23] ISO 14273, “Specimen dimensions and procedure for shear testing resistance spot, seam and embossed projection welds”, (2016).
• [24] ISO 5821, “Resistance welding – Spot welding electrode caps”, (2009).
• [25] ISO 5182, “Welding – Materials for resistance welding electrodes and ancillary equipment” (1991).
• [26] AWS C1.1M/C1.1, “Recommended Practices for Resistance Welding”, (2019).
• [27] Görtan M.O., Yüksel B. and Çağırankaya F., “Control of the Martensitic Transformation During Resistance Spot Welding of High Strength S700MC Steel”, Shape Memory and Superelasticity, 9:485-491, (2023).
• [28] ISO 6507-1, “Metallic materials – Vickers hardness test – Part 1: Test method”, (2018).