Optimización del proceso RSW para acero DP 1000

Abstract

En el último tiempo se han introducido nuevos materiales en la construcción de automóviles a fin de disminuir su peso y consecuentemente el consumo de combustible y el nivel de emisiones. Entre ellos se encuentran los Aceros Dual Phase (DP), constituidos por una matriz ferrítica con islas de martensita. La soldadura por puntos de resistencia (RSW) es el proceso de soldadura más utilizado en la industria automotriz. Sin embargo, la soldadura de estos materiales presenta mayores desafíos, ya que los parámetros empleados para la soldadura RSW de aceros convencionales no son aplicables a estos aceros avanzados. Asimismo, los ciclos térmicos de la soldadura degradan sus propiedades encontrándose el mínimo de dureza en la zona sub y/o inter crítica. A su vez, debido a las altas velocidades de enfriamiento impuestas por la fuerte refrigeración de los electrodos, en la zona de la lenteja se pueden generar estructuras de elevada dureza. En este sentido, la optimización de los procedimientos de soldadura presenta un interés especial. Por otro lado, la productividad es un aspecto de gran relevancia en estas aplicaciones por lo que la reducción de los tiempos de soldadura es un requerimiento. El objetivo de este trabajo es evaluar el efecto de los parámetros de soldadura RSW en aceros DP1000 de forma de optimizar el mismo. A este fin, se soldaron mediante RSW probetas de acero DP1000 de 1,2 mm de espesor, variando la corriente y el tiempo de soldadura. Sobre las uniones soldadas se realizó la caracterización macro y microestructural mediante microscopía óptica y electrónica de barrido, perfiles de microdureza Vickers y ensayos de arrancamiento tipo peel-test y shear-test. Las superficies de fractura se analizaron mediante microscopía óptica. Se obtuvo un conjunto de parámetros que optimiza el procedimiento de soldadura de aceros DP1000 mediante RSW. Se encontró que a partir de los 10 ciclos de soldadura y con niveles de corriente de 7 KA los puntos cumplen con los requerimientos dimensionales y de propiedades mecánicas adoptados por la industria automotriz.

In recent times new materials have been introduced in automobiles construction in order to reduce their weight and consequently fuel consumption and emissions level. Among them are Dual Phase (DP) steels, constituted by a ferritic matrix with martensite islands. Resistance Spot Welding (RSW) is the most commonly used welding process in the automotive industry. However, the welding of these materials presents greater challenges, since the parameters used for RSW welding of conventional steels are not applicable on these advanced steels. Also, the welding thermal cycle degraded its properties, with the minimum hardness being found in the sub and/or inter critical zone. In turn, due to the high cooling rates imposed by the strong cooling of the electrodes, structures of high hardness can be generated in the nugget region. In this sense, the optimization of welding procedures is of particular interest. In other way, productivity is an great relevance aspect in these applications, thus reducing welding times is a requirement. The objective of this work is to evaluate the effect of RSW welding parameters on DP1000 steels in order to optimize them. To this end, 1.2 mm thick DP1000 steel probes were welded by RSW, varying the current and the welding time. On the welded joints, macro and microstructural characterization was performed by optical and scanning electron microscopy, Vickers microhardness profiles and peel-test and shear-test stripping tests. The fracture surfaces were analyzed by light microscopy. A set of parameters that optimizes the welding process of DP1000 steels by RSW was obtained. It was found that from 10 welding cycles and with current levels of 7 KA the points achieves the dimensional requirements and mechanical properties adopted by the automotive industry.