คุณภาพงานเชื่อมความต้านทานแบบจุดของเหล็กกัลป์วาไนซ์ กับ ...app.eng.ubu.ac.th/~ie/article/pdf/2555/2555_MPM032.pdf ·

การประชมวชาการขายงานวศวกรรมอตสาหการ ประจ าป พ.ศ. 2555 17-19 ตลาคม 2555 ชะอ า เพชรบร

1319

คณภาพงานเชอมความตานทานแบบจดของเหลกกลปวาไนซ กบอลมเนยม เกรด 5052 และเหลกกลาไรสนม เกรด 304

Quality of Resistance Spot Welding Joints of Galvanized Steel With Aluminum 5052 and Stainless Steel 304

ณฐกฤต แสงสวาง1* จรยาภรณ อนวงษ2

สาขาวชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยอบลราชธาน อบลราชธาน34190 E-mail: [email protected]*

Natagrit Saengsawang1* Jariyaporn Ounwong2

1,2Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Ubonratchathani University, Ubonratchathani 34190

E-mail: [email protected]* บทคดยอ งานวจยนมวตถประสงคเพอศกษาคณภาพงานเชอมของเหลกแผนกลปวาไนซกบเหลกกลาไรสนมแผน เกรด 304 และอลมเนยมแผน เกรด 5052 ดวยการเชอมความตานทานแบบจด ทมความหนา 1 มลลเมตร การเชอมตอเกย ภายใต 3 ปจจย คอ แรงกดของหวอเลกโทรด 2 ระดบ 1,500 และ 2,000 นวตน กระแสไฟฟาส าหรบการเชอม 3 ระดบ 7,000, 9,000 และ 11,000 แอมแปร และระยะเวลาในการเชอม 4 ระดบ 9, 11, 13 และ 15 รอบ เตรยมชนงานและการทดสอบตามมาตรฐาน JIS Z3136-1978 ออกแบบการทดลองดวยโปรแกรมส าเรจรป MINITAB V.16 แบบ General Full Factorial Design โดยการทวนซ า 3 รอบ ชนงานทดลอง 3 กลม รวมทงสน 216 ค คณภาพการชวดนกเกตประกอบดวย (1) สภาพของผวหนารอยเชอม (2) ขนาดของนกเกต (3) คณสมบตทางกลดานแรงดงเฉอนของรอยเชอม (4) โครงสรางจลภาคบรเวณอนเทอรเฟสของรอยเชอม (5) การแยกตวของชนงาน ผลการทดลองพบวา กลมท 1 (กลปวาไนซกบกลปวาไนซ) เมอทดสอบแรงดงเฉอนเกดการฉกขาดทบรเวณ Heat Affect Zone การแยกตวของชนงานเหลกกลปวาไนซมมมบดทมาก คาแรงดงเฉอนเฉลยสงสดทคาแรงกด 1,500 นวตน กระแสไฟฟา 9,000 แอมแปร และเวลาในการเชอม 15 รอบ กลมท 2 (กลปวาไนซกบเหลกกลาไรสนม) มคาแรงดงเฉอนสงสดเมอเปรยบเทยบทง 3 กลม คาแรงดงเฉอนเฉลยสงสดทคาแรงกด 1,500 นวตน กระแสไฟฟา 9,000 แอมแปร และเวลาในการเชอม 11 รอบ และกลมท 3 (กลปวาไนซกบอลมเนยม) เกดการฉกขาดทนกเกตทกชนทดลอง มมมบดทนอยมาก มคาแรงดงเฉอนต าสดเมอเปรยบเทยบทง 3 กลม คาแรงดงเฉอนเฉลยสงสดทคาแรงกด 1,500 นวตน กระแสไฟฟา 9,000 แอมแปร และเวลาในการเชอม 11 รอบ การทดลองยงพบวาเมอกระแสไฟฟาและระยะเวลาเชอมมากจนเกนไปท าใหเกดสะเกดไฟรอบรอยเชอม บรเวณผวหนามรอยไหม เมอวเคราะหโครงสรางจลภาคพบวาภายในนกเกตแตกราว แรงดงลดลง แรงกดหวอเลกโทรดท าใหผวหนาเกดการยบตว ขนาดของนกเกตทขนาดใหญจะมความสามารถในการรบแรงดงไดดกวานกเกตทขนาดเลก ปจจยทสงผลตอคาแรงดงเฉอนและขนาดนกเกตเปนปจจยรวมของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม อยางมนยส าคญทางสถตทระดบ .01 ค าหลก คณภาพงานเชอม การเชอมความตานทานแบบจด ขนาดนกเกต เหลกแผนกลปวาไนซ อลมเนยม เหลกกลาไรสนม


1320

Abstract The objective of this research is to study the quality of galvanized steel with stainless steel 304 and aluminum 5052 by using resistance spot welding. The specimens were prepared according to standard JIS Z3136-1978 with 1 mm. thick. Two level of compression force 1,500N, 2,000 N, 3 levels of weld current 7,000 A, 9,000 A, 11,000 A and 4 levels of weld time 9, 11, 13, and 15 cycles were employed by MINITAB V.16 using full factorial design with a total of 216 pairs. The nugget quality was measure indicators include: (1) Surface Appearance (2) Nugget Size (3) Mechanical properties and shear strength of the weld (4) Microstructure at the weld interface (5) Sheet Separation. The results showed that the specimens of group 1 (Galvanize with galvanize) tear at the heat affect zone. The highest shear strength was found at compress force 1500 N, weld current 9000 A, and 15 cycles of weld time. Group 2 (Galvanize with stainless) provide the maximum shear strength 1500 N of compress force, weld current 9000 A, and 15 cycles of weld time. The tear position was heat affected zone. Group 3 (Galvanize with aluminum) showed tear at the weld line. The highest shear strength found at 1500 N of compress force, weld current 9000 A, and 11 cycles of weld time. Welding of galvanized with aluminum obtained the lowest shear strength among three groups of study. Furthermore, the results also showed that the high current and long weld time causes surface burn, micro-cracks, and reduce tensile strength. The larger sizes of the nugget have better tensile strength than the small nugget. The compression force, weld current and weld time were co-factors which contribute to shear strength and nugget size at 0.01 level of statistically significant. Keywords: Weld quality, Resistance Spot Welding, Nugget size, Galvanized Steel, Aluminium, Stainless Steel. 1. บทน า

การเชอมความตานทานแบบจด มความนยมมากในอตสาหกรรมยานยนต ส าหรบการเชอมประกอบตวถง โครงสราง เพราะสามารถเชอมประกอบชนงานไดอยางรวดเรวท าใหมอตราการผลตสง มผลกระทบทางความรอนตอการผดรปของชนงานนอย ไมตองใชวสดประสานมคาใชจายนอย สามารถเชอมวสดไดหลากหลาย ผวงานหลงการเชอมเนยนเรยบ และมความแขงแรงตอจดเพยงพอในการรบแรง [1] การเชอมเกดขนไดจากการท างานรวมกนอยางเหมาะสมของความรอน แรงกดชนงาน และเวลาเชอม เพอประสานผวหนาชนงานสองชนใหตดกน โดยใชกระแสไฟฟามความเขมขนมแรงเคลอนต าและกระแสไฟฟาสง [2] ปรมาณความรอนทไดขนอยกบตวแปร 3 อยาง คอกระแส ความตานทานของชนงานและเวลาทกระแสไหลผาน สามารถเขยนเปนสมการไดดงน [3]

RtIQ 2 (1)

โดยท Q คอความรอนทเกดขน (จล) I คอกระแสไฟฟา (แอมแปร) R คอความตานทานของชนงาน (โอหม) t คอเวลาทกระแสไฟฟาไหลผาน (วนาท)

ภายหลงจากการเชอมจะมตวบงชวารอยเชอมนนมคณภาพหรอไม จ าเปนตองใชเครองมอบงชคณภาพของรอยเชอม [4] การเพอน ามาวเคราะหการทดสอบแรงดงเฉอนของรอยเชอม และขนาดนกเกตของชนงานเชอม เพอหาความสมพนธระหวางกระแสไฟฟา แรงกดชนงาน และเวลาทใชในการเชอม ใหเกดความเหมาะสม คณภาพของการเชอมจงมความส าคญตอความเชอมนและความปลอดภยของผลตภณฑ

การศกษางานวจยท เก ยวกบการเชอมความตานทานแบบจด เชนการศกษาผลของปจจยการเชอมความตานทานแบบจดระหวางอลมเนยมกบเหลกกลาไรสนม ใชกระแสไฟฟาในการเชอมอยระหวาง 7,000-


1321

10,000 แอมแปร ระยะเวลาเชอมอยระหวาง 8-14 รอบ ใชแรงกด 0.1 MPa พบวา ทกระแสไฟฟา 10,000 แอมแปร และเวลาทใชในการเชอม 14 รอบ เปนสภาวะทใหขนาดของรอยเชอมโตทสด และใหแรงดงเฉอนทดทสด แนวโนมของขนาดรอยเชอมจะเพมมากขนตามปรมาณของกระแสไฟฟาและเวลาทใชในการเชอม แตหากเพมกระแสไฟฟาหรอเวลาในการเชอมมากเกนไปกจะท าใหแรงดงเฉอนลดลง [5] การศกษาโครงสรางจลภาคการเชอมความตานทานแบบจดระหวางอลมเนยม เกรด 5052 กบเหลกเหนยว [6] การศกษาความสามารถการเชอมดวยการเชอมความตานทานแบบจดระหวางเหลกกลาไรสนม 304 กบอลมเนยม เกรด 5052 [7] การศกษาความสามารถการเชอมดวยการเชอมความตานทานแบบจดระหวางเหลกกลาไรสนม เกรด 316L กบเหลกกลา DIN EN 10130-99 [8] ศกษาความเสยหายของโครงสรางจลภาคโลหะ ดวยการเชอมความตานทานแบบจดระหวางเหลกแผนกลปวาไนซกบเหลกกลาไรสนม ความหนา 1.1 มลลเมตร กบเหลกกลาไรสนมความหนา 1.2 มลลเมตร ใชกระแสไฟฟาในการเชอมอยระหวาง 7,000-13,000 แอมแปร พบวา ทกระแสไฟฟา 13,000 แอมแปร และระยะเวลาเชอม 11 รอบ ใหสามารถรบแรงดงทางเฉอนสงสด กระแสไฟฟาเชอม ระยะเวลาเชอม และแรงกดอเลกโทรด สงผลตอคณภาพการเชอม [9] การศกษาความสามารถการเชอมดวยการเชอมความตานทานแบบจดระหวางเหลกแผนกลปวาไนซกบเหลกกลาไรสนม อยางไรกตามผลการศกษาทผานมายงมงานวจยจ านวนนอย เพอใหผลการศกษามความนาเชอถอมากขนจงควรมการศกษาเพมเตม งานวจยนจงใชการเชอมความตานทานแบบจดเพอศกษาความเหมาะสมของกระแสไฟฟา แรงกดชนงาน และระยะเวลาเชอม ของเหลกกลปวาไนซกบเหลกกลาไรสนม เกรด 304 และอลมเนยม เกรด 5052 ดวยการเชอมความตานทานแบบจด วสดมความหนา 1 มลลเมตร ควบคมการเตรยมชนงานเชอม และการทดสอบแรงดงเฉอนตามมาตรฐาน JIS Z 3136-1978 ออกแบบการ ทดลองดวยโปรแกรมส าเรจรป MINITAB V.16 แบบ General Full Factorial Design น าชนงานการทดลองมาตรวจสอบความสมบรณของรอยเชอมแบบตอเกย ดวยการทดสอบแรงดงเฉอนของรอยเชอม ตรวจสอบขนาด

นกเกตของชนงานเชอม และศกษาโครงสรางมหภาค , โครงสรางจลภาคของรอยเชอม หาปจจยทเหมาะสมของการเชอมความตานทานแบบจด ใชเปนขอมลส าหรบการใชงานจรงในอตสาหกรรมยานยนต 2. จดประสงคงานวจย 1. เพอศกษาอทธพลตวแปรของการเชอมของเหลกกลปวาไนซกบเหลกกลาไรสนม เกรด304และอลมเนยม เกรด 5052 ดวยการเชอมความตานทานแบบจด

2. เพอศกษาคณสมบตทางกลของการเชอมของเหลกกลปวาไนซ กบเหลกกลาไรสนม เกรด 304 และอลมเนยม เกรด 5052 ดวยการเชอมความตานทานแบบจด

3. เพอศกษาขนาดนกเกตของการเชอมของเหลกกลปวาไนซ กบเหลกกลาไรสนม เกรด 304 และอลมเนยม เกรด 5052 ดวยการเชอมความตานทานแบบจด

4.เพอศกษาโครงสรางมหภาคและโครงสรางจลภาคของรอยเชอมตอเกย ขอบเขตของงานวจย

ตวแปรทใชในการวจย ศกษาขอมลงานวจยทเกยวของ ดงน ศกษาอทธพลทสงผลตอสมบตทางกลการทดสอบแรงดงเฉอนของการเชอมความตานทานแบบจดของเหลกกลาไรสนม เกรด 304 ปจจยทใชในการศกษา ประกอบดวย 2 ปจจย คอ ระยะเวลาในการปลอยกระแสไฟฟา ม 4 ระดบ ไดแก 8, 9, 10 และ 11 รอบ กระแสไฟฟาทใชในการเชอม ม 4 ระดบ ไดแก 8,000, 9,000, 10,000 และ 11,000 แอมแปร พบว า กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการปลอยกระแสไฟฟาเชอมมผลกระทบรวมตอคาแรงดงเฉอน ป จ จ ย ท ท า ใ ห ม ค า แ ร งด ง เฉ อนม ค า ส ง สดท ค อ กระแสไฟฟาในการเชอม 11,000 แอมแปร ระยะเวลาการปลอยกระแสไฟ 10 รอบ[10] ศกษาอทธพลทสงผลตอสมบตทางกลการทดสอบแรงดงของเหลกแผนกลปวาไนซดวยการเชอมความตานทานแบบจด ใชเหลกแผนกลปวาไนซความหนา 1.2 มลลเมตรระยะเวลาในการเชอม 5, 10, 12 และ 15 รอบ กระแสไฟฟา 4,000 ถง 12,000 แอมแปร โดยเพมกระแสไฟฟาครงละ 1,000 แอมแปร ใชแรงกดอเลกโทรด 6,000 นวตน พบวา ปจจย


1322

ทท าใหมคาแรงดงเฉอนมคาสงสดท คอ กระแสไฟฟาในการเชอม 10,000 แอมแปร ระยะเวลาการปลอยกระแสไฟ 15 รอบ [11] ศกษาความสามารถการเชอมของเหลกแผนกลปวาไนซกบเหลกกลาไรสนมดวยการเชอมความตานทานแบบจด ใชเหลกแผนกลปวาไนซความหนา 1.03 มลลเมตร เหลกกลาไรสนม ทมความหนา 0.9 มลลเมตร ระยะเวลาในการเชอม 15 รอบ กระแสไฟฟา 5,500 ถง 13,000 แอมแปร เพมกระแสไฟฟาครงละ 500 แอมแปร ใชแรงกดอเลกโทรด 3,400 นวตน พบวา ปจจยทท าใหมคาแรงดงเฉอนมคาสงสดท คอ กระแสไฟฟาในการเชอม 10,000 แอมแปร ระยะเวลาการปลอยกระแสไฟ 11 รอบ [12] จากการศกษางานวจยจงก าหนดตวแปรทใชในการวจยดงน

ตวแปรตน 1. แรงกดชนงาน ม 2 ระดบ ไดแก 1,500 และ

2,000 นวตน 2. กระแสไฟฟาทใชในการเชอม ม 3 ระดบ ไดแก

7,000, 9,000 และ 11,000 แอมแปร 3. ระยะเวลาในการเชอม ม 4 ระดบ ไดแก 9, 11,

13 และ 15 รอบ ตวแปรตาม 1. คณสมบตทางกลดานแรงดงเฉอน

2. สภาพของผวหนารอยเชอม 3. ขนาดของนกเกต 4. การแยกตวของชนงาน

5. โครงสรางมหภาคและโครงสรางจลภาคของรอยเชอม

3. วธด าเนนการ การเชอมแบงออก 3 กลม คอ กลมท 1 เหลกแผนกลปวาไนซเชอมกบเหลกแผนกลปวาไนซ กลมท 2 เหลกแผนกลปวาไนซเชอมกบเหลกกลาไรสนม เกรด 304 และกลมท 3 เหลกแผนกลปวาไนซเชอมกบอลมเนยม เกรด 5052 แตละชนดหนา 1 mm. ท าการตรวจสอบสวนผสมของเหลกแผนกลปวาไนซดวยเครอง Emission Spectrometer ดงรปท 1

รปท 1 ตรวจสอบสวนผสมเหลกแผนกลปวาไนซ

ตารางท 1 ผลการตรวจสอบสวนผสมทางเคม

C Si S P Mn Ni 0.065 0.012 0.018 0.018 0.421 0.042

Cr Mo Cu Nb Fe 0.013 0.005 0.058 0.003 99.34

เตรยมชนงานตามมาตรฐาน JIS Z 3136-1978

ความกวาง 30 mm. และความยาว 100 mm. ความหนา 1 mm. ระยะทชนงานตอเกยกน 30 mm. [13] ดงรปท 3

รปท 2 การเตรยมชนงานทดลองตามมาตรฐาน JIS Z 3136-1978

ใชอเลกโทรดทพ Copper-Chromium alloy ปลาย

ตด Truncated (ชนด E) ขนาด Ø 5 mm. [14] ดงรปท 4

รปท 3 รปแบบของอเลกโทรดทใชในการเชอม [15]


1323

4. ผลการทดลอง 4.1 ผลการทดลองแรงดงเฉอน

ปจจยทท าการเชอม คอ แรงกดชนงาน ม 2 ระดบ ไดแก 1,500 และ 2,000 นวตน (N) กระแสไฟฟาทใชในการเชอม ม 3 ระดบ ไดแก 7,000, 9,000 และ 11,000 แอมแปร (A) และระยะเวลาในการเชอม ม 4 ระดบ ไดแก 9, 11, 13 และ 15 รอบ (Cycle) ทดสอบหาคาแรงดงเฉอนแตละกลม ดงรปท 4-8

รปท 4 มมบดของชนงานทดสอบแรงดงเหลกแผนกลปวาไนซกบ เหลกแผนกลปวาไนซ ทคาแรงกดชนงาน 1,500 นวตน (N)

กระแสไฟฟาทใชในการเชอม 7,000 แอมแปร (A) และระยะเวลาในการเชอม 11 รอบ (Cycle)

จากรปท 4 เปนมมบดชนงานทดลองแรงดงเฉอนใน

กลมท 1 สงเกตพบวา เกดการฉกขาดทบรเวณรอบรอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซ และมมมบดทมาก เมอเพมกระแสไฟฟา และระยะเวลาในการเชอมมากจนเกนไป จะท าใหเกดสะเกดไฟจากการเชอมทบรเวณรอบรอยเชอม ดงรปท 5

รปท 5 การเกดสะเกดไฟทมสาเหตมาจากเพมกระแสไฟฟา และระยะเวลาในการเชอมมากจนเกนไป ทคาแรงกดชนงาน 2,000

นวตน (N) กระแสไฟฟาทใชในการเชอม 1,000 แอมแปร (A) และระยะเวลาในการเชอม 15 รอบ (Cycle)

มมบดชนงานทดลองแรงดงเฉอนในกลมท 2 สงเกตพบวา เกดการฉกขาดทบรเวณรอบรอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซทกชนงานทดสอบ เพราะเหลกกลาไรสนม เกรด 304 มคณสมบตทแขงแรงกวาเหลกแผนกลปวาไนซ และมมมบดทมาก มคาแรงดงเฉอนสงสดเมอเปรยบเทยบทง 3 กลม ดงรปท 6

รปท 6 มมบดของชนงานทดสอบแรงดงเหลกแผนกลปวาไนซกบเหลกกลาไรสนม เกรด 304 ทคาแรงกดชนงาน 1,500 นวตน (N)

กระแสไฟฟาทใชในการเชอม7,000 แอมแปร (A) และระยะเวลาในการเชอม 11 รอบ (Cycle)

มมบดชนงานทดลองแรงดงเฉอนในกลมท 3 พบวา

เกดการฉกขาดทนกเกตทกชนทดลอง และสงเกตวามมมบดทนอยมาก มคาแรงดงเฉอนต าสดเมอเปรยบเทยบทง 3 กลม ดงรปท 7

รปท 7 มมบดของชนงานทดสอบแรงดงเหลกแผนกลปวาไนซกบ อลมเนยม เกรด 5052 ทคาแรงกดชนงาน 1,500 นวตน (N)


กระแสไฟฟา แรงกด และเวลาในการปลอย

กระแสไฟสงผลตอความแขงแรงเฉอนของรอยเชอม หากเวลาในการปลอยกระแสไฟฟาและเวลาทใชในการเชอมมากเกนไปจะท าใหบรเวณอทธพลความรอนกวางจากปรมาณความรอน และมอตราการหลอมละลายของรอย

สะเกดไฟ


1324

เชอมทสงและมการสญเสยเนอโลหะมากเชนกนจากการเกดสะเกดไฟ (Explosion) [13] ดงรปท 8

รปท 8 การเกดการสญเสยเนอโลหะ จากการเกดสะเกดไฟของอลมเนยม เกรด 5052 ทคาแรงกดชนงาน 2,000 นวตน (N)


4.2 ผลการทดลองแรงดงเฉอน

การทดสอบการแจกแจงปกตของการทดสอบแรงดงเฉอน การทดลอง พบวาขอมลเปนการแจกแจงแบบปกต ผลการทดสอบการแจกแจงปกตของการทดสอบ คาแรงดงเฉอนแตละกลมทว เคราะหแบบ General Full Factorial Design ดงแสดงในภาพท 9-11

45004000350030002500

99.9

99

95

90

80

7060504030

20

10

5

1

0.1

Tensile Test

Pe

rce

nt

Mean 3542

StDev 257.2

N 72

AD 1.365

P-Value <0.005

Probability Plot of Tensile TestNormal - 95% CI

รปท 9 ผลการทดสอบการแจกแจงปกตของการทดสอบคาแรงดงเฉอนกลมท 1 เชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบเหลกแผนกลปวา

ไนซ คา P-Value <0.005

50004500400035003000

99.9

99

95

90

80

7060504030

20

10

5

1

0.1

Tensile Test

Pe

rce

nt

Mean 4000

StDev 217.4

N 72

AD 0.111

P-Value 0.993


รปท 10 ผลการทดสอบการแจกแจงปกตของการทดสอบคาแรงดงเฉอนกลมท 2 เชอมเหลกแผนกลปวาไนซ เหลกกลาไรสนม เกรด

304 คา P-Value = 0.993

350030002500200015001000

99.9

99

95

90

80

7060504030

20

10

5

1

0.1

Tensile Test

Pe

rce

nt

Mean 1960

StDev 349.7

N 72

AD 0.592

P-Value 0.118


รปท 11 ผลการทดสอบการแจกแจงปกตของการทดสอบคาแรงดงเฉอนกลมท 3 เชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบอลมเนยม เกรด

5052 คา P-Value = 0.118 4.3 ผลการวเคราะหคาแรงดงเฉอน

ทดสอบคาแรงดงเฉอนชนงานทดสอบภายใตเงอนไขการทดลองตามการออกแบบการทดลอง แบบ General Full Factorial Design แลวน ามาวเคราะหทางสถต แตละกลมการทดลอง

General Linear Model ผลการวเคราะหความแปรปรวนของสภาวะทใชในการเชอมกบความแขงแรงทางเฉอนของรอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบเหลกแผนกลปวาไนซ สามารถอธบายความผนแปรของปจจยตอบสนองตามคาแรงดงเฉอนไดท 98.22% เมอพจารณาคาจากผลการวเคราะห DOE แบบ Analyze Factorial Design น าผลทไดมาทงหมดมาหาความสมพนธ ของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม พบวาปจจยทสงผลตอคาแรงดงเฉอนเปนปจจยรวมของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาทใชในการ


1325

เชอม และระยะเวลาในการเชอม ทมอทธพลตอคาแรงดงเฉอน อยางมนยส าคญทางสถต ทระดบ .01 ดงรปท 12

รปท 12 ผลการวเคราะหความแปรปรวน (ANOVA) ของคาตวแปรทมอทธพลตอคาแรงดงเฉอน กลมท 1 เหลกกลปวาไนซ เชอมกบ

เหลกกลปวาไนซ

ความสมพนธของปจจยในการเชอม กลมท 1 พบวาคาแรงดงเฉอนมแนวโนมเพมสงขนเมอเพมระยะเวลาในการเชอม กบคากระแสไฟฟาทใชในการเชอมสงขน แยกตามระดบของระยะเวลาในการเชอม และของระดบกระแสไฟฟา จะพบคากระแสไฟทกระแสไฟ 9,000 แอมแปร (A) ระยะเวลาในการเชอม 15 รอบ (Cycle) มคาแรงดงเฉอนเฉลยสงสด และกระแสไฟทกระแสไฟ 7,000 แอมแปร ระยะเวลาในการเชอม 9 รอบ (Cycle) มคาแรงดงเฉอนเฉลยต าสด ดงรปท 13

1513119

4100

4000

3900

3800

3700

3600

3500

3400

3300

3200

Weld time

Me

an

of

Te

nsile

Te

st

7000

9000

11000

Current

Line Plot of Mean( Tensile Test )

รปท 13 แสดงกราฟอทธพลรวมระหวาง ระยะเวลาในการเชอม กบกระแสไฟฟาทใชในการเชอมตอคาแรงดงเฉอนของรอยเชอมเหลก

แผนกลปวาไนซ กบเหลกแผนกลปวาไนซ

ผลการวเคราะหความแปรปรวนของสภาวะทใชในการเชอมกบความแขงแรงทางเฉอนของรอยเชอมเหลก

แผนกลปวาไนซ กบเหลกกลาไรสนม เกรด 304 ปจจยต อ บ ส น อ ง ต า ม ค า แ ร ง ด ง เ ฉ อ น ไ ด ท 95.21% ความสมพนธ ของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม พบวาปจจยทสงผลตอคาแรงดง เฉ อนเปนปจจยร วมของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม ทมอทธพลตอคาแรงดงเฉอน อยางมนยส าคญทางสถตทระดบ .01 ดงรปท 14

รปท 14 ผลการวเคราะหความแปรปรวน (ANOVA) ของคาตวแปรทมอทธพลตอคาแรงดงเฉอน กลมท 2 เหลกกลปวาไนซเชอมกบ

เหลกกลาไรสนม เกรด 304

1513119

4400

4300

4200

4100

4000

3900

3800

3700

3600

Weld time

Me

an

of

Te

nsile

Te

st

7000

9000

11000

Current


รปท 15 แสดงกราฟอทธพลรวมระหวางระยะเวลาในการเชอมกบกระแสไฟฟาทใชในการเชอม ตอคาแรงดงเฉอนของรอยเชอมเหลก

แผนกลปวาไนซ กบเหลกกลาไรสนม เกรด 304

จากรปท 15 ความสมพนธของปจจยในการเชอม กลมท 2 พบคากระแสไฟทกระแสไฟ 9,000 แอมแปร (A) กบระยะเวลาในการเชอม 11 รอบ (Cycle) มคาแรงดงเฉอนเฉลยสงสด และกระแสไฟทกระแสไฟ 7,000 แอมแปร กบระยะเวลาในการเชอม 9 รอบ (Cycle) มคาแรงดงเฉอนเฉลยต าสด


1326

General Linear Model ผลการวเคราะหความแปรปรวนของสภาวะทใชในการเชอมกบความแขงแรงทางเฉอนของรอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบอลมเนยม เกรด 5052 สามารถอธบายความผนแปรของปจจยตอบสนองตามคาแรงดงเฉอนไดท 97.71%

ความสมพนธ ของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม พบวาปจจยทสงผลตอคาแรงดงเฉอนเปนปจจยรวมของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม ทมอทธพลตอคาแรงดงเฉอน อยางมนยส าคญทางสถตทระดบ .01 ดงรปท 16

รปท 16 ผลการวเคราะหความแปรปรวน (ANOVA) ของคาตวแปรทมอทธพลตอคาแรงดงเฉอน กลมท 3 เชอมเหลกแผนกลปวาไนซ

กบอลมเนยม เกรด 5052

1513119

2600

2500

2400

2300

2200

2100

2000

1900

1800

1700

Weld time

Me

an

of

Te

nsile

Te

st

7000

9000

11000

Current


รปท 17 แสดงกราฟอทธพลรวมระหวางระยะเวลาในการเชอมกบกระแสไฟฟาทใชในการเชอมตอคาแรงดงเฉอนของรอยเชอมเหลก

แผนกลปวาไนซ กบอลมเนยม เกรด 5052

จากรปท 17 ความสมพนธของปจจยในการเชอม กลมท 3 พบคากระแสไฟทกระแสไฟ 9,000 แอมแปร (A) กบระยะเวลาในการเชอม 11 รอบ (Cycle) มคาแรงดง

เฉอนเฉลยสงสด และกระแสไฟทกระแสไฟ 7,000 แอมแปร กบระยะเวลาในการเชอม 15 รอบ (Cycle) มคาแรงดงเฉอนเฉลยต าสด 4.4 ผลการวเคราะหขนาดนกเกต

ทดสอบขนาดนกเกตภายใตเงอนไขการทดลองตามการออกแบบการทดลอง แบบ General Full Factorial Design แลวน ามาวเคราะหทางสถต แตละกลมการทดลอง

General Linear Model ผลการวเคราะหความแปรปรวนของสภาวะทใชในการเชอมกบขนาดนกเกตของรอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบเหลกแผนกลปวาไนซ ความผนแปรของปจจยตอบสนองท 97.94% เมอพจารณาคาจากผลการวเคราะห DOE แบบ Analyze Factorial Design น าผลท ไดมาท งหมดมาหาความสมพนธ ของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม พบวาปจจยทสงผลตอขนาดน ก เกต เป นป จ จ ย ร ว มของแ รงกดช น ง าน กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม ทมอทธพลตอคาแรงดงเฉอน อยางมนยส าคญทางสถต ทระดบ .01 ดงรปท 18

รปท 18 ผลการวเคราะหความแปรปรวน (ANOVA) ของคาตวแปรทมอทธพลตอขนาดนกเกต กลมท 1 เหลกกลปวาไนซ เชอมกบ

เหลกกลปวาไนซ


1327

109876543

99.9

99

95

90

80

7060504030

20

10

5

1

0.1

Nugget size

Pe

rce

nt

Mean 6.607

StDev 0.9052

N 72

AD 0.511

P-Value 0.190

Probability Plot of Nugget sizeNormal - 95% CI

รปท 19 ผลการทดสอบการแจกแจงปกตของการทดสอบคาแรงดงเฉอนกลมท 1 เชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบเหลกแผนกลปวา

ไนซ คา P-Value = 0.190

ผลการวเคราะหความแปรปรวนของสภาวะทใชในการเชอมกบขนาดนกเกต กลมท 2 ความผนแปรของปจจยตอบสนองท 97.76% เมอพจารณาคาจากผลการวเคราะห DOE แบบ Analyze Factorial Design น าผลทไดมาทงหมดมาหาความสมพนธ ของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม พบวาปจจยทสงผลตอขนาดนกเกตเปนปจจยรวมของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาท ใช ในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม ทมอทธพลตอคาแรงดงเฉอน อยางมนยส าคญทางสถต ทระดบ .01 ดงรปท 20

รปท 20 ผลการวเคราะหความแปรปรวน (ANOVA) ของคาตวแปรทมอทธพลตอขนาดนกเกต กลมท 2 เหลกกลปวาไนซ เชอมกบ

เหลกกลาไรสนมเกรด 304

109876543

99.9

99

95

90

80

7060504030

20

10

5

1

0.1

Nugget size

Pe

rce

nt

Mean 6.832

StDev 0.8708

N 72

AD 0.618

P-Value 0.104

Probability Plot of Nugget sizeNormal - 95% CI

รปท 21 ผลการทดสอบการแจกแจงปกตของการทดสอบคาแรงดงเฉอนกลมท 2 เชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบเหลกกลาไรสนม

เกรด 304 คา P-Value = 0.104 4.4 ผลการวเคราะหโครงสรางจลภาค

จ า กก า ร ท ดล อ ง พบว า ค า แ ร ง ก ดช น ง า น กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม สงผลกระทบตอคาแรงดงเฉอน รวมทงท าการศกษาโครงสรางจลภาคของรอยเชอม แลวน ามาวเคราะหทางโลหะวทยาการเช อม แตละกลมการทดลอง ตามโครงสรางจลภาคกอนการเชอม และโครงสรางจลภาคของรอยเชอมหลงการเชอม รายละเอยดดงน โครงสรางจลภาคกอนและหลงการเชอม โครงสรางจลภาคของเหลกแผนกลปวาไนซ พบวาโครงสรางของเหลกแผนกลปวาไนซกอนการเชอม เปนโครงสราง Ferrite เปนเมดเกรนสขาว (สวาง) และขอบเกรนเปนสด า ดงรปท 22

รปท 22 โครงสรางจลภาคของเหลกแผนกลปวาไนซกอนการเชอม

ก าลงขยาย 20 µm


1328

โครงสรางจลภาครอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบเหลกแผนกลปวาไนซหลงการเชอม มการเปลยนแปลงโครงสรางจลภาคจาก Ferrite เปนโครงสราง Ferrite+ Pearlite ดงรปท 23

รปท 23 โครงสรางจลภาครอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซดานบน กบเหลกแผนกลปวาไนซลางทคาแรงกดชนงาน 1,500 นวตน (N) กระแสไฟฟาทใชในการเชอม 9,000 แอมแปร (A) และระยะเวลาใน

การเชอม 11 รอบ (Cycle) ก าลงขยาย 20 µm โครงสรางจลภาคของเหลกกลาไรสนม เกรด 304พบวาโครงสรางของเหลกกลาไรสนม เกรด 304 กอนการเชอม เปนโครงสราง Austenite + Ferrite ดงรปท 24

รปท 24 โครงสรางจลภาคของเหลกกลาไรสนม เกรด 304

ก าลงขยาย 20 µm

โครงสรางจลภาครอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบเหลกกลาไรสนม เกรด 304 ดงรปท 25

รปท 25 รอยเชอมของเหลกแผนกลปวาไนซกบเหลกกลาไรสนม เกรด 304 ก าลงขยาย 50 µm ทคาแรงกดชนงาน 1,500 นวตน (N) กระแสไฟฟาทใชในการเชอม 9,000 แอมแปร (A) และ

ระยะเวลาในการเชอม 11 รอบ (Cycle) จากรปท 25 เปนตวอยางโครงสรางจลภาครอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบเหลกกลาไรสนม เกรด 304 ทผานการเชอม รอยเชอมระหวางเปนโครงสรางเหลกแผนกลปวาไนซ กบเหลกกลาไรสนม เกรด 304 มโครงสรางจลภาครอยเชอมเปน Martensite โครงสรางจลภาคของแผนอลมเนยม เกรด 5052พบวาโครงสรางของแผนอลมเนยม เกรด 5052 กอนการเชอม เปนโครงสราง Pearlite สด าสลบบนพนสขาวคอ SiAl2 (สวาง) จดสด าคอ Mg2Si (มด) ซงไมสามารถละลายในอลมเนยมได ดงรปท 26

รปท 26 โครงสรางจลภาคของแผนอลมเนยม เกรด 5052 ก าลงขยาย 20 µm

กลปวาไนซ ดานบน

กลปวาไนซ ดานลาง

โครงสรางจลภาคเดมของกลปวาไนซ

บรเวณ Heat Affect Zone นกเกต


1329

โครงสรางจลภาคของเหลกแผนกลปวาไนซ กบแผนอลมเนยม เกรด 5052 ทผานการเชอม ดงรปท 27

รปท 27 โครงสรางจลภาครอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบแผนอลมเนยม เกรด 5052 ทคาแรงกดชนงาน 1,500 นวตน (N) กระแสไฟฟาทใชในการเชอม 9,000 แอมแปร และระยะเวลาในการเชอม 11 รอบ (Cycle) ก าลงขยาย 20 µm จากรปท 27 เปนรอยเชอมเหลกแผนกลปวาไนซ กบแผนอลมเนยม เกรด 5052กลมท 3 เมอวสดทงสองมการหลอมละลายตดกนเพยงเลกนอย ท าใหรอยเชอมมแรงดงเฉอนนอยลง 5. สรป ผลการทดลองแรงดงเฉอน พบวา กลมท 1 เกดการฉกขาดทบรเวณ Heat Affect Zone การแยกตวของชนงานเหลกกลปวาไนซมมมบดทมาก คาแรงดงเฉอนเฉลยสงสดทคาแรงกด 1,500 นวตน กระแสไฟฟา 9,000 แอมแปร และเวลาในการเชอม 15 รอบ กลมท 2 มคาแรงดงเฉอนสงสดเมอเปรยบเทยบทง 3 กลม คาแรงดงเฉอนเฉลยสงสดทคาแรงกด 1,500 นวตน กระแสไฟฟา 9,000 แอมแปร และเวลาในการเชอม 11 รอบ และกลมท 3 เกดการฉกขาดทนกเกตทกชนทดลอง ม ม มบ ดท น อยมาก ม ค า แ ร งด ง เฉ อนต า ส ด เม อเปรยบเทยบทง 3 กลม คาแรงดงเฉอนเฉลยสงสดทคาแรงกด 1,500 นวตน กระแสไฟฟา 9,000 แอมแปร และเวลาในการเชอม 11 รอบ การเพมกระแสไฟฟาและระยะเวลาเชอมมาก

จนเกนไปท าใหเกดสะเกดไฟรอบรอยเชอม บรเวณผวหนามรอยไหม เมอวเคราะหโครงสรางจลภาคพบวาภายในนกเกตแตกราว แรงดงลดลง แรงกดหวอเลกโทรดท าใหผวหนาเกดการยบตว ขนาดของนกเกตทขนาดใหญจะมความสามารถในการรบแรงดงไดดกวานกเกตทขนาดเลก ปจจยทสงผลตอคาแรงดงเฉอนและขนาดนกเกตเปนปจจยรวมของแรงกดชนงาน กระแสไฟฟาทใชในการเชอม และระยะเวลาในการเชอม อยางมนยส าคญทางสถตทระดบ .01 กตตกรรมประกาศ งานวจยนไดรบการสนบสนนจาก มหาวทยาลยอบลราชธาน เอกสารอางอง [1] ไพฑรย วชรวงศภญโญ. 2551.การศกษาปจจยท

สงผลตอการเชอมความตานทานชนดจดของเหลก เหนยวรดเยน. วทยานพนธปรญญาครศาสตรอตสาหกรรมมหาบณฑต สาขาวศวกรรมอตสาหการ คณะคร ศ าสตร อ ต สาหกรรมและ เทคโนโลย มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร

[2] Mahmoud El-Banna, Dimitar Filev and Ratna Babu Chinnam. Automotive Manufacturing: Intelligent Resistance Welding. D. Prokhorov (Ed.): Comput. Intel. in Automotive Applications, SCI 132, University of Jordan, Amman, Jordan: 2008; pp. 291–313.

[3] Dent, P., Bohr, C.J. Gasser, G.R., Gerken, M.J., Hallum, L.D., Lee, W.J., McCauley, B.R., Orts, H.D., Oyler, W.G., Shieh, T.W. and Wu, C.K., 1991, Spot,Seam and Projection Welding. American Welding Society, Welding Handbook,8th ed., Vol.2,pp.532-543.

[4] Bogomolny M. A shape optimization study for tool design in resistance welding Structure Multidisc Optimal. 2009; 38:185–194. [5] ปรญญวตร ทนบตรและ เชาวลต ลมมณวจตร .

2552. ผลของปจจยการเชอมความตานทานชนดจดระหวางอลมเนยมกบเหลกกลาสเตนเลสตอความ

กลปวาไนซ

อลมเนยม นกเกต


1330

แขงแรงทางเฉอน.ภาควชาวศวกรรมอตสาหการ คณะวศวกรรมศาสตร มหาวทยาลยเทคโนโลยพระจอมเกลาธนบร

[6] Ranfeng Qiu and Satonaka. Interfacial microstructure and strength of Steel/aluminum alloy joint welded by resistance spot welding with cover plate. Journal of Material Processing Technology Vol. 209, 2009; pp.4186-4193.

[7] Ranfeng Qiu, Shinobu Satonaka and Chihiro Iwamoto. Effect of interfacial reaction layer continuity on the tensile strength of resistance spot welded joints between aluminum alloy and steels. Materials and Design 30, 2009; 3686–3689.

[8] Ahmet Hasanbas. Resistance spot weldability of dissimilar materials (AISI 316L–DIN EN 10130-99 steels) Department of Metal Education, ZKU, Karabuk Technical Faculty, Karabuk, Turkey Materials and Design, 2007; 28: 1794–1800

[9] Marashi P. Microstructure and failure behavior of dissimilar resistance spot welds between low carbon galvanized and austenitic stainless steel. Materials Science and Engineering A 2008; pp.175–180.

[10] ปรชญา เพยสระ.2550 “การหาชวงเวลาทเหมาะสมในการปลอยกระแสไฟฟาในการเชอมความตานทานชนดจด โดยการทดสอบสมบตทางกลและโลหะวทยา”, การประชมวชาการวทยาศาสตรและเทคโนโลยนวเคลยร, 10(1):ET01-1 - ET01-7.

[11] Aslanlar S. and et al. Effect of welding current on mechanical properties of galvanized chromized steel sheets in electrical resistance spot welding. Mater Des 2007; 28:2–7.

[12] Murat Vural. On the resistance spot weldability of galvanized interstitial free steel sheets with austenitic stainless steel sheets. Journal of Materials Processing Technology, 2005; pp.153–154.

[13] Japanese Industrial Standard 1995, Method of Tension Shear Test for Spot Welded Joint, Japanese Standard Association, JIS Z 3136-1978, Japan,pp.637-639.

[14] Via Grieco. S.p.A 25/27-40024 Castel S. Pietro Terme-Bologna ITALY. TECNA Handbook.

[15] Neville, T. Williams, 1993, “Resistance Spot Welding”, ASM Metal Handbook, 10th ed., Vol. 6, pp. 688-689.

Documents

คุณภาพงานเชื่อมความต้านทานแบบจุดของเหล็กกัลป์วาไนซ์ กับ ...app.eng.ubu.ac.th/~ie/article/pdf/2555/2555_MPM032.pdf ·