Meta tgħaqqad l-azzar ma 'l-aluminju, ir-reazzjoni bejn l-atomi Fe u Al matul il-proċess ta' konnessjoni tifforma komposti intermetalliċi fraġli (IMCs). Il-preżenza ta 'dawn l-IMCs tillimita s-saħħa mekkanika tal-konnessjoni, għalhekk huwa meħtieġ li tiġi kkontrollata l-kwantità ta' dawn il-komposti. Ir-raġuni għall-formazzjoni ta 'IMCs hija li s-solubilità ta' Fe f'Al hija fqira. Jekk jaqbeż ċertu ammont, jista 'jaffettwa l-proprjetajiet mekkaniċi tal-weldjatura. L-IMCs għandhom proprjetajiet uniċi bħal ebusija, duttilità limitata u toughness, u karatteristiċi morfoloġiċi. Ir-riċerka sabet li meta mqabbel ma 'IMCs oħra, is-saff IMC Fe2Al5 huwa ġeneralment meqjus bħala l-aktar fraġli (11.8± 1.8 GPa) fażi IMC, u hija wkoll ir-raġuni ewlenija għat-tnaqqis fil-proprjetajiet mekkaniċi minħabba nuqqas ta 'wweldjar. Dan id-dokument jinvestiga l-proċess remot tal-iwweldjar bil-lejżer ta 'l-azzar IF u l-aluminju 1050 bl-użu ta' laser aġġustabbli b'mod ta 'ċirku, u jinvestiga fil-fond l-influwenza tal-forma tar-raġġ tal-lejżer fuq il-formazzjoni ta' komposti intermetalliċi u proprjetajiet mekkaniċi. Billi taġġusta l-proporzjon tal-qawwa tal-qalba/ċirku, instab li taħt il-mod ta 'konduzzjoni, proporzjon tal-qawwa tal-qalba/ċirku ta' 0.2 jista 'jikseb erja tal-wiċċ tal-irbit tal-interface tal-weldjatura aħjar u jnaqqas b'mod sinifikanti l-ħxuna ta' Fe2Al5 IMC, u b'hekk itejjeb is-saħħa tal-shear tal-ġonta .
Dan l-artikolu jintroduċi l-influwenza tal-lejżer tal-mod ta 'ċirku aġġustabbli fuq il-formazzjoni ta' komposti intermetalliċi u proprjetajiet mekkaniċi waqt l-iwweldjar bil-lejżer remot ta 'l-azzar IF u aluminju 1050. Ir-riżultati tar-riċerka jindikaw li taħt il-mod ta 'konduzzjoni, proporzjon tal-qawwa tal-qalba/ċurkett ta' 0.2 jipprovdi żona tal-wiċċ akbar ta 'twaħħil tal-interface tal-weldjatura, li hija riflessa minn saħħa massima ta' shear ta '97.6 N/mm2 (effiċjenza konġunta ta' 71%). Barra minn hekk, meta mqabbel ma 'raġġi Gaussian b'proporzjon ta' qawwa akbar minn 1, dan inaqqas b'mod sinifikanti l-ħxuna tal-kompost intermetalliku Fe2Al5 (IMC) b'62% u l-ħxuna IMC totali b'40%. Fil-modalità tal-perforazzjoni, ġew osservati xquq u saħħa ta 'shear aktar baxxa meta mqabbla mal-mod ta' konduzzjoni. Ta 'min jinnota li r-raffinament sinifikanti tal-qamħ ġie osservat fil-ħjata tal-weldjatura meta l-proporzjon tal-qawwa tal-qalba/ċirku kien 0.5.
Meta r=0, tiġi ġġenerata biss l-enerġija tal-linja, filwaqt li meta r=1, tiġi ġġenerata biss l-enerġija tal-qalba.
Dijagramma skematika tal-proporzjon tal-qawwa r bejn raġġ Gaussian u raġġ annulari
(a) Apparat għall-iwweldjar; (b) Il-fond u l-wisa 'tal-profil tal-weldjatura; (c) Dijagramma skematika tal-wiri tal-kampjuni u l-issettjar tal-apparat
Test MC: Fil-każ biss ta 'raġġ Gaussian, il-ħjata ta' weldjatura hija inizjalment f'mod ta 'konduzzjoni baxx (ID 1 u 2), u mbagħad tgħaddi għal mod ta' lockhole li jippenetra parzjalment (ID 3-5), b'xquq ovvji jidhru. Meta l-qawwa taċ-ċirku żdiedet minn 0 għal 1000 W, ma kien hemm l-ebda xquq ovvju f'ID 7 u l-fond tal-arrikkiment tal-ħadid kien relattivament żgħir. Meta l-qawwa taċ-ċirku tiżdied għal 2000 u 2500 W (IDs 9 u 10), il-fond taż-żona tal-ħadid rikka tiżdied. Cracking eċċessiv b'qawwa taċ-ċirku ta '2500w (ID 10).
Test MR: Meta l-qawwa tal-qalba tkun bejn 500 u 1000 W (ID 11 u 12), il-ħjata tal-weldjatura tkun fil-mod ta 'konduzzjoni; It-tqabbil ta 'ID 12 u ID 7, għalkemm il-qawwa totali (6000w) hija l-istess, ID 7 timplimenta modalità ta' toqba ta 'lock. Dan huwa dovut għat-tnaqqis sinifikanti fid-densità tal-qawwa f'ID 12 minħabba l-karatteristika tal-linja dominanti (r=0.2). Meta l-qawwa totali tilħaq 7500 W (ID 15), jista 'jinkiseb il-mod ta' penetrazzjoni sħiħa, u meta mqabbel mas-6000 W użat f'ID 7, il-qawwa tal-mod ta 'penetrazzjoni sħiħa tiżdied b'mod sinifikanti.
Test IC: Mod kondott (ID 16 u 17) inkiseb b'qawwa tal-qalba ta '1500w u qawwa taċ-ċirku ta' 3000w u 3500w. Meta l-qawwa tal-qalba hija 3000w u l-qawwa taċ-ċirku tkun bejn 1500w u 2500w (ID 19-20), xquq ovvji jidhru fl-interface bejn ħadid għani u aluminju għani, li jiffurmaw mudell ta 'toqba żgħira penetranti lokali. Meta l-qawwa taċ-ċirku hija 3000 u 3500w (ID 21 u 22), tikseb il-mod ta 'keyhole ta' penetrazzjoni sħiħa.
Immaġini trasversali rappreżentattivi ta 'kull identifikazzjoni tal-iwweldjar taħt mikroskopju ottiku
Figura 4. (a) Ir-relazzjoni bejn is-saħħa tat-tensjoni aħħarija (UTS) u l-proporzjon tal-qawwa fit-testijiet tal-iwweldjar; (b) Il-qawwa totali tat-testijiet kollha tal-iwweldjar
Figura 5. (a) Relazzjoni bejn il-proporzjon tal-aspett u l-UTS; (b) Ir-relazzjoni bejn l-estensjoni u l-fond tal-penetrazzjoni u l-UTS; (c) Id-densità tal-qawwa għat-testijiet kollha tal-iwweldjar
Figura 6. (ac) Mappa tal-kontorn tal-indentazzjoni tal-mikroebusija Vickers; (df) Spettri kimiċi SEM-EDS korrispondenti għall-iwweldjar b'mod ta' konduzzjoni rappreżentattiv; (g) Dijagramma skematika tal-interface bejn l-azzar u l-aluminju; (h) Fe2Al5 u l-ħxuna IMC totali tal-weldjaturi tal-mod konduttiv
Figura 7. (ac) Mappa tal-kontorn tal-indentazzjoni tal-mikroebusija Vickers; (df) Spettru kimiku SEM-EDS korrispondenti għall-iwweldjar bil-mod ta' perforazzjoni ta' penetrazzjoni lokali rappreżentattiv
Figura 8. (ac) Mappa tal-kontorn tal-indentazzjoni tal-mikroebusija Vickers; (df) Spettru kimiku SEM-EDS korrispondenti għall-iwweldjar b'mod ta' perforazzjoni b'penetrazzjoni sħiħa rappreżentattiva
Figura 9. Plott EBSD turi d-daqs tal-qamħ tar-reġjun għani tal-ħadid (pjanċa ta 'fuq) fit-test tal-mod ta' perforazzjoni tal-penetrazzjoni sħiħa, u jikkwantifika d-distribuzzjoni tad-daqs tal-qamħ
Figura 10. Spettri SEM-EDS tal-interface bejn ħadid għani u aluminju għani
Dan l-istudju investiga l-effetti tal-laser ARM fuq il-formazzjoni, il-mikrostruttura u l-proprjetajiet mekkaniċi tal-IMC f'ġonot iwweldjati fuq ħoġor differenti tal-liga tal-aluminju IF azzar-1050. L-istudju kkunsidra tliet modi ta 'wweldjar (mod ta' konduzzjoni, mod ta 'penetrazzjoni lokali, u mod ta' penetrazzjoni sħiħa) u tliet forom ta 'raġġ tal-lejżer magħżula (raġġ Gaussian, raġġ annulari, u raġġ annulari Gaussian). Ir-riżultati tar-riċerka jindikaw li l-għażla tal-proporzjon tal-qawwa xierqa tar-raġġ Gaussian u tar-raġġ annulari hija parametru ewlieni għall-kontroll tal-formazzjoni u l-mikrostruttura tal-karbonju modali intern, u b'hekk timmassimizza l-proprjetajiet mekkaniċi tal-weldjatura. Fil-mod ta 'konduzzjoni, raġġ ċirkolari bi proporzjon ta' qawwa ta '0.2 jipprovdi l-aħjar saħħa tal-iwweldjar (71% effiċjenza konġunta). Fil-modalità tal-perforazzjoni, ir-raġġ Gaussian jipproduċi fond akbar tal-iwweldjar u proporzjon tal-aspett ogħla, iżda l-intensità tal-iwweldjar titnaqqas b'mod sinifikanti. Ir-raġġ annulari bi proporzjon tal-qawwa ta '0.5 għandu impatt sinifikanti fuq ir-raffinament tal-ħbub tal-ġenb tal-azzar fil-ħjata tal-weldjatura. Dan huwa minħabba l-ogħla temperatura aktar baxxa tar-raġġ annulari li twassal għal rata ta 'tkessiħ aktar mgħaġġla, u l-effett ta' restrizzjoni tat-tkabbir tal-migrazzjoni tas-solut Al lejn il-parti ta 'fuq tal-ħjata tal-weldjatura fuq l-istruttura tal-qamħ. Hemm korrelazzjoni qawwija bejn il-mikroebusija ta 'Vickers u t-tbassir ta' Thermo Calc tal-perċentwali tal-volum tal-fażi. Iktar ma jkun kbir il-perċentwal tal-volum ta 'Fe4Al13, iktar ikun għoli l-mikroebusija.
Ħin tal-post: Jan-25-2024
