Kur lidhni çelikun me aluminin, reaksioni midis atomeve të Fe dhe Al gjatë procesit të lidhjes formon komponime ndërmetalike të brishtë (IMC). Prania e këtyre IMC-ve kufizon forcën mekanike të lidhjes, prandaj është e nevojshme të kontrollohet sasia e këtyre përbërjeve. Arsyeja e formimit të IMC-ve është se tretshmëria e Fe në Al është e dobët. Nëse tejkalon një sasi të caktuar, mund të ndikojë në vetitë mekanike të saldimit. IMC-të kanë veti unike si ngurtësia, duktiliteti dhe qëndrueshmëria e kufizuar dhe veçoritë morfologjike. Hulumtimet kanë zbuluar se në krahasim me IMC-të e tjera, shtresa Fe2Al5 IMC konsiderohet gjerësisht si më e brishta (11.8± 1.8 GPa) Faza IMC, dhe është gjithashtu arsyeja kryesore e uljes së vetive mekanike për shkak të dështimit të saldimit. Ky punim heton procesin e saldimit me lazer në distancë të çelikut IF dhe aluminit 1050 duke përdorur një lazer të rregullueshëm të modalitetit unazor, dhe heton në thellësi ndikimin e formës së rrezes lazer në formimin e përbërjeve ndërmetalike dhe vetive mekanike. Duke rregulluar raportin e fuqisë bërthamë/unazë, u zbulua se në modalitetin e përcjelljes, një raport i fuqisë bërthamë/unazë prej 0.2 mund të arrijë sipërfaqe më të mirë të lidhjes së ndërfaqes së saldimit dhe të zvogëlojë ndjeshëm trashësinë e Fe2Al5 IMC, duke përmirësuar kështu forcën e prerjes së bashkimit. .
Ky artikull prezanton ndikimin e lazerit të modalitetit unazor të rregullueshëm në formimin e përbërjeve ndërmetalike dhe vetive mekanike gjatë saldimit me lazer në distancë të çelikut IF dhe aluminit 1050. Rezultatet e hulumtimit tregojnë se në modalitetin e përcjelljes, një raport i fuqisë bërthamë/unazë prej 0.2 siguron një sipërfaqe më të madhe të lidhjes së ndërfaqes së saldimit, e cila reflektohet nga një forcë prerëse maksimale prej 97,6 N/mm2 (efikasiteti i bashkimit prej 71%). Përveç kësaj, krahasuar me trarët Gaussian me një raport fuqie më të madhe se 1, kjo zvogëlon ndjeshëm trashësinë e përbërjes ndërmetalike Fe2Al5 (IMC) me 62% dhe trashësinë totale të IMC me 40%. Në modalitetin e shpimit, u vërejtën çarje dhe rezistencë më të ulët në prerje në krahasim me mënyrën e përcjelljes. Vlen të përmendet se rafinim i konsiderueshëm i kokrrizave u vu re në tegelin e saldimit kur raporti i fuqisë bërthamë/unazë ishte 0.5.
Kur r=0, gjenerohet vetëm fuqia e ciklit, ndërsa kur r=1, gjenerohet vetëm fuqia bërthamore.
Diagrami skematik i raportit të fuqisë r ndërmjet rrezes Gaussian dhe rreze unazore
(a) pajisje saldimi; (b) Thellësia dhe gjerësia e profilit të saldimit; (c) Diagrami skematik i paraqitjes së cilësimeve të mostrës dhe të instalimeve
Testi MC: Vetëm në rastin e rrezes Gaussian, shtresa e saldimit është fillimisht në modalitetin e përçueshmërisë së cekët (ID 1 dhe 2), dhe më pas kalon në modalitetin e vrimës së bllokimit pjesërisht depërtues (ID 3-5), me shfaqjen e çarjeve të dukshme. Kur fuqia e unazës u rrit nga 0 në 1000 W, nuk kishte të çara të dukshme në ID 7 dhe thellësia e pasurimit të hekurit ishte relativisht e vogël. Kur fuqia e unazës rritet në 2000 dhe 2500 W (ID 9 dhe 10), thellësia e zonës së pasur me hekur rritet. Plasaritje e tepërt me fuqi unaze 2500w (ID 10).
Testi MR: Kur fuqia e bërthamës është midis 500 dhe 1000 W (ID 11 dhe 12), shtresa e saldimit është në modalitetin e përcjelljes; Duke krahasuar ID 12 dhe ID 7, megjithëse fuqia totale (6000w) është e njëjtë, ID 7 zbaton një modalitet të vrimës së bllokimit. Kjo është për shkak të rënies së ndjeshme të densitetit të fuqisë në ID 12 për shkak të karakteristikës dominuese të lakut (r=0.2). Kur fuqia totale arrin 7500 W (ID 15), mund të arrihet modaliteti i depërtimit të plotë dhe krahasuar me 6000 W të përdorur në ID 7, fuqia e modalitetit të depërtimit të plotë rritet ndjeshëm.
Testi IC: Modaliteti i kryer (ID 16 dhe 17) u arrit me fuqinë bërthamore 1500w dhe fuqi unazore 3000w dhe 3500w. Kur fuqia bazë është 3000w dhe fuqia e unazës është midis 1500w dhe 2500w (ID 19-20), shfaqen çarje të dukshme në ndërfaqen midis hekurit të pasur dhe aluminit të pasur, duke formuar një model vrimash të vogla depërtuese lokale. Kur fuqia e unazës është 3000 dhe 3500 w (ID 21 dhe 22), arrini modalitetin e vrimës së çelësit me penetrim të plotë.
Imazhe përfaqësuese të seksionit kryq të çdo identifikimi saldimi nën një mikroskop optik
Figura 4. (a) Marrëdhënia midis rezistencës përfundimtare në tërheqje (UTS) dhe raportit të fuqisë në provat e saldimit; (b) Fuqia totale e të gjitha provave të saldimit
Figura 5. (a) Marrëdhënia ndërmjet raportit të pamjes dhe UTS; (b) Marrëdhënia ndërmjet shtrirjes dhe thellësisë së depërtimit dhe UTS; (c) Dendësia e fuqisë për të gjitha testet e saldimit
Figura 6. (ac) Harta e konturit të dhëmbëzimit të mikrofortësisë së Vickers; (df) Spektrat kimikë përkatës SEM-EDS për saldimin me mënyrën përfaqësuese të përcjellshmërisë; (g) Diagrami skematik i ndërfaqes ndërmjet çelikut dhe aluminit; (h) Fe2Al5 dhe trashësia totale IMC e saldimeve të modalitetit përcjellës
Figura 7. (ac) Harta e konturit të dhëmbëzimit të mikrofortësisë së Vickers; (df) Spektri kimik përkatës SEM-EDS për saldimin përfaqësues të mënyrës së shpimit me penetrim lokal
Figura 8. (ac) Harta e konturit të dhëmbëzimit të mikrofortësisë së Vickers; (df) Spektri kimik përkatës SEM-EDS për saldimin përfaqësues të mënyrës së shpimit me penetrim të plotë
Figura 9. Grafiku EBSD tregon madhësinë e kokrrizave të rajonit të pasur me hekur (pllakën e sipërme) në testin e modalitetit të shpimit të depërtimit të plotë dhe përcakton sasinë e shpërndarjes së madhësisë së kokrrizave
Figura 10. Spektrat SEM-EDS të ndërfaqes ndërmjet hekurit të pasur dhe aluminit të pasur
Ky studim hulumtoi efektet e lazerit ARM në formimin, mikrostrukturën dhe vetitë mekanike të IMC në nyjet e salduara të ndryshme të aliazhit të aluminit IF çeliku-1050. Studimi mori në konsideratë tre mënyra saldimi (modaliteti i përcjelljes, mënyra e depërtimit lokal dhe mënyra e depërtimit të plotë) dhe tre forma të zgjedhura të rrezeve lazer (rreze Gaussian, rreze unazore dhe rreze unazore Gaussian). Rezultatet e hulumtimit tregojnë se zgjedhja e raportit të duhur të fuqisë së rrezes Gaussian dhe rreze unazore është një parametër kyç për kontrollin e formimit dhe mikrostrukturës së karbonit modal të brendshëm, duke maksimizuar kështu vetitë mekanike të saldimit. Në modalitetin e përcjelljes, një rreze rrethore me një raport fuqie prej 0,2 siguron forcën më të mirë të saldimit (71% efikasitet bashkimi). Në modalitetin e shpimit, rreze Gaussian prodhon thellësi më të madhe saldimi dhe raport më të lartë të pamjes, por intensiteti i saldimit zvogëlohet ndjeshëm. Trau unazor me një raport fuqie 0.5 ka një ndikim të rëndësishëm në rafinimin e kokrrizave anësore të çelikut në tegelin e saldimit. Kjo është për shkak të temperaturës më të ulët të pikut të rrezes unazore që çon në një shpejtësi më të shpejtë ftohjeje dhe efektit të kufizimit të rritjes së migrimit të tretësirës Al drejt pjesës së sipërme të shtresës së saldimit në strukturën e kokrrizave. Ekziston një lidhje e fortë midis mikrofortësisë së Vickers dhe parashikimit të Thermo Calc të përqindjes së vëllimit të fazës. Sa më e madhe të jetë përqindja e vëllimit të Fe4Al13, aq më e lartë është mikrongurtësia.
Koha e postimit: Jan-25-2024
