LARISSA ABBADE MARCELO

LARISSA ABBADE MARCELO

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Study of Patchwelded Blanks Resistance Spot Welding (RSW) Before Hot Stamping with and without Heat Treatment Parameters
2023 - LARA, J.A.C.; ABBADE, L.; MUCSI, C.S.; NIZES, A.D.C.; ROSSI, J.L.
In recent years, increasing automotive safety and energy efficiency has become a major concern in the automotive industry. Advanced high-strength steel (AHSS) was chosen for its weight reduction and high mechanical strength for the body in white (BIW). Specifically, it has been used in 22MnB5 steel press hardening type steel (PHS) with patchweld technology, which enables the production of reinforced and structural parts in a single stroke during the hot forming process. This study aimed to evaluate the resistance spot welding parameters for patchweld before hot stamping, considering the minimum and maximum residual stress, while ensuring a welding nugget diameter within the approved range. Microhardness and X-ray diffraction were used to analyze the welding zones for phase identification and residual stress measurements. After five weeks of elapsed time, the spot weld showed cracks that were not seen immediately after welding and were probably due to a high residual stress state.
Resistance spot welding on patch welded blanks with adaptive welding control
2022 - LARA, J.C.; NIZES, A.D.; MARCELO, L.A.; ROSSI, J.L.; MUCSI, C.S.
Increasing automotive safety and energy efficiency have become the biggest concerns of the automotive industry in recent years. The advanced high strength steel (AHSS) is chosen for the weight reduction and high mechanical strength for the body in white (BIW) safe cage. The 22MnB5 press hardening type steel (PHS) patchweld technology allows to obtaining a reinforcements and structural parts with one fie stamping stroke during hot forming. In the present study, adaptive resistance spot welding control was using to keep consistent spot welding diameter. The resistance spot welding esse evaluated using microhardness, tensile test and residual stress measurements. The results showed that the 22MnB5 steel with galvanneled coating as received consisted of ferrite and perlite after the resistance spot welding the fusion zone (FZ) has a lath martensitic structure with higher hardness. The resistance spot welding showed a tensile strength reduction and compression residual stress at the surface of the spot welding.
Estudo das propriedades microestruturais da união entre PHS e CR4 pela técnica MIG Brazing
2022 - MARCELO, L.A.; LARA, J.C.; ROSSI, J.L.; MUCSI, C.S.
A busca em fabricar veículos cada vez mais sustentáveis e seguros, por conta da crise dos recursos naturais e a preocupação com a segurança veicular, fez crescer a utilização de novos matérias e métodos de conformação de chapas de aço. O Press Hardening Steel (PHS) é um aço estampado a quente, que demonstra resultados positivos em barras de impacto lateral de carrocerias automotivas, porém a soldagem e principalmente o reparo deste material é complexo. Assim, o objetivo do presente trabalho é realizar a caracterização visual da união entre o PHS e Cr4, pela técnica MIG Brazing com adição do arame Cu-Si, utilizando duas recomendações de designs: furos e oblongo. Os materiais utilizados neste experimento, foram amostras de aço de composição química 22MnB5 revestidas por AlSi e chapas de Cr4 revestidas por Zn, similar as utilizadas pela indústria automobilística. A união foi realizada com um único parâmetro, porém com designs diferentes de corpo de prova, sendo eles nomeados de furo (P1) e oblongo (P2). O ensaio realizado foi o metalográfico (micro e macro), conforme a norma AWS A5. 18-93, para avaliar as características da união solda brasada. Analisado os resultados da microestrutura de ambos, notouse que realmente não houve fusão considerável do material de base e observa-se que há regiões de crescimento de grão próximo à zona fundida o que caracteriza a zona termicamente afetada pelo calor (ZTA). De acordo com os ensaios realizados em P1 e P2, foi possível concluir que há uma melhora significativa na união de P1, pois o design de furo possuí uma maior área soldada que o oblongo.
Analysis of Resistance Spot Welding (RSW) on 22MnB5 material after hot stamping for automotive applications (B-pillar)
2021 - MARCELO, LARISSA A.; ROSSI, JESUALDO L.; LARA, JOSE A.C.; MUCSI, CRISTIANO S.
One of the major concerns that arose in recent years within the automotive industry has been making cars sustainable, safe and economic. One of the ways to solve this equation is to use lighter materials that reduce the weight of vehicles and increase the energy absorption mainly on the B-pillar. This paper aims to study the RSW cycle of the welding parameter known as P1. The parameter were defined to reach the maximum load during the tensile test according to the norm AWS D8.9. The test samples were assembled with a GAP to reproduce real vehicle welding conditions, and the parameter P1 weld 22MnB5 steel samples with heat treatment, known as Press Hardening Steel (PHS). The influence of these parameters on the PHS mechanical properties was evaluated with Vickers hardness test (HV), metallographic technique, conducting ultrasonic and tensile test. The results confirmed the difference at the Heat affected zone (HAZ) mechanical strength over fusion zone. It was possible to visualize a softening region in the HAZ and increasing to the weld point, which is demonstrated in the microstructural analysis and thus justifies the detachment of the weld button of the base material in tensile test. Keywords: PHS, HAZ, RSW.
Caracterização da solda a ponto em chapa de aço 22MNB5, utilizando ensaio de tração e análises de correlação de imagem digital
2021 - ROSSI, A.; ABBADE, L.; LARA, J.C.; JESUS, E.R.B.; COLOSIO, M.A.; BARBOSA, L.P.; MUCSI, C.S.; ROSSI, J.L.
A soldagem a ponto é uma ferramenta amplamente usada para unir chapas na indústria automotiva. O aço 22MnB5 foi um dos escolhidos para a utilização na coluna B dos automóveis, pois apresenta a resistência mecânica adequada a suportar os esforços de impactos laterais. Observou-se ser necessário estudar as uniões soldadas destes aços através deste tipo de soldagem, devido às seguintes requisitos: aumento da necessidade da indústria automobilística em reduzir o peso do veículo e aumentando a segurança dos passageiros em atendimento a resolução do Conselho Nacional de Transito – CONTRAN n° 751 sobre o ensaio de colisão lateral, para autorizar a venda de carros no Brasil. A microestrutura deste aço, na condição recozida, é basicamente formada por ferrita e perlita, com limite de resistência à tração em torno de 600 MPa. Após o processo de têmpera (aquecimento do material e posterior resfriamento rápido), este material passa a apresentar uma microestrutura completamente martensítica e resistência à tração próxima a 1500 MPa. Este aço foi projetado para sofrer o resfriamento rápido durante a estampagem a quente, em estampos refrigerados, passando assim a denominar-se, comercialmente, PHS (Press Hardening Steel). Durante a soldagem destes aços, estes sofrem aquecimentos significativos, possibilitando a recristalização e, face a velocidade do processo, da formação de microestruturas típicas da zona afetada pelo calor (ZAC). Este trabalho tem como objetivo investigar a resistência a tração de amostras de aço 22MnB5 submetidas a solda a ponto sob diferentes condições experimentais, com a observação das deformações ocorridas nas amostras durante os ensaios de tração. Os ensaios de tração foram realizados em corpos de prova, com dimensões normalizadas pela Japanese Industrial Standards (JIS). Os ensaios de tração também foram digitalmente filmados e os fotogramas sequenciados foram analisados utilizando-se o método chamado de correlação de imagens digitais. Utilizando-se o método da correlação de imagens digitais, foi possível efetuar a caracterização das deformações bidimensionais das superfícies das amostras durante o ensaio de tração, de chapas de aço 22MnB5, anteriormente preparadas com as soldas a ponto. Para se utilizar o método de correlação de imagem digital, foi necessária a sobreposição, sobre a superfície do corpo de prova, de um conjunto de pontos aleatoriamente distribuídos. Este conjunto de pontos foi obtido pela deposição de gotículas de aerossol de tinta, na superfície dos corpos de prova, processo aqui denominado de pintura da superfície da amostra. Foram produzidos vários espécimes em condições técnicas e com tipos de pinturas da superfície da amostra diferenciadas, utilizando o aço laminado em sua condição recozida, na condição temperada, e realizando-se a pintura atendendo orientações do fabricante do aplicativo e de outros processos de pintura propostos. Os espécimes, foram então, submetidos à deformação até a sua ruptura visando reproduzir parte da real condição de trabalho durante a deformação, verificar os resultados obtidos pelo programa (GOM Correlate) com as diferentes pinturas de superfície, verificar possíveis padrões de deformações elástica, plástica, de trincas e rupturas. Pôde-se observar e analisar as diferenças entre as imagens obtidas pelos diferentes métodos pintura das superfícies das amostras, assim como a formação de padrões de deformação devidos às alterações na microestrutura do aço durante a soldagem. Ainda não foi obtido resultado significativo para se obter imagem do momento da formação de trinca pelo método de correlação de imagem digital utilizado, devido à necessidade de maiores taxas de aquisição de imagens e de testar outros processos de geração de pontos sobre a superfície dos corpos de prova. Concluiu-se que a pintura das superfícies dos corpos de prova exerce papel fundamental na observação das deformações da amostra, através do método da correlação digital de imagens. Assim, deve-se escolher adequadamente o tipo de tinta e o procedimento de pintura. Observou-se que, para extensas deformações, as tintas escolhidas devem oferecer aderência adequada à superfície estudada. Houve um padrão na forma e na região de ruptura dos corpos de prova recozidos e dos temperados.
Tensile testing and digital image correlation of 22MnB5 press hardened steel (PHS)
2021 - ROSSI, A.; ABBADE, L.; LARA, J.A.C.; JESUS, E.R.B.; COLOSIO, M.A.; BARBOSA, L.P.; ROSSI, J.L.; MUCSI, C.S.
Spot welding is a widely used tool for joining sheets parts in the automotive industry. As 22MnB5 steel has the adequate mechanical strength to withstand lateral impact and rollover stresses, it was chosen for the use in B-pillar. It was observed the need to study the spot welded joints, due to the increased need of the automobile industry in reducing the weight vehicle and increasing the passengers' safety in compliance with Resolution of the National Traffic Council of Brazil - CONTRAN n° 751 on the lateral collision test. The microstructure of this steel, in the as fabricated condition, is basically formed by ferrite and perlite, with a tensile strength limit of 600 MPa. This steel is designed to undergo rapid cooling during hot stamping. After this process, this steel presents a completely martensitic microstructure and tensile strength close to 1500 MPa. This work aimed to investigate the strength of spot welded specimens under different experimental conditions, observing the deformations during the tensile tests. The tests were digitally recorded and the sequenced frames were analyzed using a method called digital image correlation (DIC).
Resultados preliminares do estudo da união de chapas de aços dissimilares pela técnica brasagem MIG
2021 - ABBADE, L.; LARA, J.A.C.; ROSSI, A.; ALENCAR, M.A.; ROSSI, J.L.; MUCSI, C.S.
A busca em fabricar veículos cada vez mais sustentáveis e seguros, por conta da crise dos recursos naturais e a preocupação com a segurança veicular, fez crescer o uso de novos matérias e métodos de conformação e união dos componentes da carroceria. As propriedades da coluna B determinam a segurança dos passageiros em caso de colisão lateral. A coluna B é constituída por materiais diferentes, e por isso, necessitam de um processo de união adequado. Assim, o objetivo do presente trabalho é realizar a caracterização mecânica da união entre o aço 22MnB5 tratado termicamente (têmpera) e o aço CR4, pela técnica brasagem MIG com adição do arame Cu-Si e o gás de proteção argônio. Os materiais utilizados foram, amostras do aço 22MnB5 revestidas por Al-Si e CR4 revestido por Zinco. A união foi realizada a partir de um projeto de corpo de prova, nomeado de furo oblongo regular. Os ensaios realizados (dureza Vickers e metalografia), se enquadram na norma AWS A5 C3. 3-2008. Os resultados obtidos, demonstraram uma queda na resistência mecânica na zona termicamente afetada pelo calor do aço 22MnB5, isso pode ter ocorrido devido ao aquecimento da região, que apresentou mudanças na microestrutura, porém a dureza desse material ainda é maior que no CR4. Nesse caso é foi possível concluir que mesmo com queda na resistência do aço 22MnB5, em um possível ensaio de tração o destacamento da união ocorreria no CR4, uma vez que a resistência deste material é menor.
Efeito dos parâmetros de soldagem no teste de tração por cisalhamento do aço avançado de alta resistência
2018 - MARCELO, L.A.; LARA, J.A.C.; ROSSI, J.L.; COLOSIO, M.A.; MUCSI, C.S.; ROSSI, A.
Com o intenso avanço da tecnologia na área automobilística aumentou a busca por novos materiais e técnicas para melhorar a segurança e diminuir o peso das carrocerias. O presente artigo tem como objetivo estudar a resistência mecânica, por meio do ensaio de tração por cisalhamento, da união de chapas de aço avançado de alta resistência (AHSS), pela técnica de soldagem a ponto por resistência (RSW). Os materiais utilizados como corpos de prova neste experimento, foram chapas de aço de composição química 22MnB5, revestidas por AlSi, similar as usadas pela indústria automobilística. A soldagem foi realizada com dois parâmetros diferentes, sendo eles nomeados de P4 e P5. O parâmetro P4 uniu chapas sem tratamento térmico, já o parâmetro P5, uniu amostras iguais, porém com revenimento no ponto de solda. Os ensaios foram realizados, conforme a norma NBR D8.9, fixando as extremidades do corpo de prova na máquina de tração e aplicando uma força mecânica até o rompimento da amostra. O desvio padrão médio na categoria P4 foi de mais ou menos 1%, já no grupo P5, com revenimento no ponto de solda, o desvio padrão médio foi de mais ou menos 2%. As fraturas ocorridas, nos dois grupos, foram iguais as previstas em norma e mostrou que o botão permaneceu intacto e a fratura ocorreu a partir de um rasgamento entre a zona termicamente afetada pelo calor (ZTA) e o material de base (MB). De acordo com os ensaios realizados nos dois parâmetros de solda, P4 e P5, foi possível concluir que não houve melhora significativa no uso do padrão de revenimento no botão da solda, assim o parâmetro P4 obteve resultados mais viáveis para uma linha de produção automotiva. De uma forma geral, os resultados obtidos pelo teste de tração, confirmam que a técnica de soldagem a ponto para união do material de alta resistência, não gera malefício para o material.
Study of patchweld blank Resistance Spot Welding (RSW) before hot stamping with and without heat treatment parameters
2018 - MARCELO, L.A.; LARA, J.A.C.; ROSSI, J.L.; COLOSIO, M.A.; OLIVEIRA, B.G.; MUCSI, C.S.
The global legislators have passed more severe vehicle emissions and safety regulations through 2020. In order to solve this equation, the advanced high strength steels (AHSS) grades are qualified to meet the functional performance demands of certain parts. For structural elements, AHSS steels are excellent in the crash zones of the vehicle for their high energy absorption. For structural elements of the passenger compartment, extremely high-strength steels the boron-based Press Hardened Steels (PHS) become one of the most popular materials to improved safety performance. The AHSS permit design body structures with a thinner material in specific areas to achieve the project requirements, due to the high strength and combined with inner reinforcement, too. Recently, the engineers decided to produce parts and reinforcement at the same time during forming called “patchweld” and the PHS steel was specified for the purpose. However, the blanks have to keep together during the hot stamping process and Resistance spot welding (RSW) as a most common welding process for joining sheet steels in the car-body production was the obvious chose. The designed microstructure of the AHSS can be destroyed with the welding thermal cycle, which can affect failure behavior and mechanical properties of the welded structure. It has been recognized that the RSW parameters selection played an important role in the AHSS welding performance. This paper aims to understand the tempering process performed during the RSW cycle with two different welding parameters, known as P4 and P5. The P4 and P5 welding parameters were defined to reach the maximum load during the shear test while full bottom detachment according to AWS D8.9.The test samples were assembled with a gap to reproduce real vehicle welding conditions. The parameter P4 weld PHS sheet samples without heat treatment and without the use of tempering during the passage of current, whereas the parameter P5, weld equal samples, but with tempering during the resistance welding process. The influence of these parameters on the PHS “patchweld” mechanical properties was evaluated with Vickers hardness test (HV) through the cross-section of the specimen with standard metallographic technique preparation and shear tests. The results confirmed the difference at the Heat affected zone (HAZ) mechanical strength over fusion zone (ZF). For the two welding parameters, it was possible to visualize a softening region in the HAZ of the welding parameter P4. The welding parameter P5 with a tempering pattern at the weld obtained superior results in the Heat affected zone due to the reduction of the cooling speed caused by a process performed during the RSW cycle.
Spot weld characterization at 22mnB5 steel sheet for Press Hardening Steels (PHS), using conventional and digital image correlation (DIC) analyzes
2018 - ROSSI, A.; MUCSI, C.S.; ROSSI, J.L.; JESUS, E.R.B.; MARCELO, L.A.; LARA, J.C.; COLOSIO, M.A.
The aim of this paperwork is to evaluate the mechanical properties of the spot weld, in a 22MnB5 steel sheet in its manufacturing condition, and after quenched. This evaluation was carried out using tensile tests on test specimens normalized by ASTM E8, through extensometry allied to the digital image correlation method. Spot welding is a tool widely used to join sheets in the automotive industry. It was necessary to study the joints of these steels through this type of welding due to the following needs: increasing need for the automobile industry on reducing vehicle weight, increasing passenger safety and new 2018 regulatory compliance about side impacts in Brazil. The initial microstructure of this steel, in the annealed condition, is basically formed by ferrite and perlite, with tensile strength limit around 600 MPa. After the quenched process, this material starts to present a completely martensitic microstructure and resistance close to 1500 MPa.Test specimens were produced, respectively, under the following conditions: 1 and 2- Using and not using spot weld; 3 and 4 – Using the rolled steel as manufactured and after quenched; 5 and 6- Using spacers to space the sheets during the welding process. To use the digital image correlation technique, the specimens were engraved with 1 mm in diameter circles and separated by a gap of 1 mm forming a grid. The specimens were subjected to tension until their fractures, reproducing a part of the real working condition and help us to understand what happens in the weld area. Images were recorded digitally, following the deformations occurred, these ones were analyzed by using specific software. The experimental results suggest the principle of fracture in spot-welded sheets samples and in the ones which were not welded. It was characterized that the specimens without the weld nugget, on material as manufactured and quenched, have a higher tensile strength. The tendency of fracture in the heat affected zone (HAZ) was confirmed in these high resistance steels due to the formation of annealed material in the weld nugget. In the specimens that were not quenched, after welding, there was hardening in the area of the weld nugget and the fracture happened in the outer and softer area of the weld nugget. While in the quenched specimens, there was a fracture in the inner area of the weld nugget due to the loss of some mechanical characteristics obtained with the quench, but which were reduced by the welding. No significant change was observed in fracture of specimens that were welded with the use of spacers