При поврзување на челик со алуминиум, реакцијата помеѓу атомите на Fe и Al за време на процесот на поврзување формира кршливи меѓуметални соединенија (IMCs). Присуството на овие IMC ја ограничува механичката јачина на врската, затоа е неопходно да се контролира количината на овие соединенија. Причината за формирање на IMC е тоа што растворливоста на Fe во Al е слаба. Ако надмине одредена количина, може да влијае на механичките својства на заварот. IMC имаат уникатни својства како што се цврстина, ограничена еластичност и цврстина и морфолошки карактеристики. Истражувањето покажа дека во споредба со другите IMC, слојот Fe2Al5 IMC нашироко се смета за најкршлив (11,8± 1,8 GPa) IMC фаза, а воедно е и главната причина за намалувањето на механичките својства поради дефект на заварувањето. Овој труд го истражува процесот на далечинско ласерско заварување на IF челик и 1050 алуминиум користејќи ласер со прилагодлив режим на прстен и длабински го истражува влијанието на обликот на ласерскиот зрак врз формирањето на меѓуметалните соединенија и механичките својства. Со прилагодување на односот на јадрото/прстенот на моќноста, беше откриено дека при режим на спроводливост, соодносот на јадрото/прстенот од 0,2 може да постигне подобра површина за поврзување на интерфејсот на заварување и значително да ја намали дебелината на Fe2Al5 IMC, а со тоа да ја подобри јачината на смолкнување на спојот .
Оваа статија го воведува влијанието на ласерот со прилагодлив режим на прстен врз формирањето на меѓуметални соединенија и механичките својства при далечинско ласерско заварување на челик IF и алуминиум 1050. Резултатите од истражувањето покажуваат дека при режим на спроводливост, соодносот на јадрото/прстенот од 0,2 обезбедува поголема површина за поврзување на заварување, што се рефлектира со максимална цврстина на смолкнување од 97,6 N/mm2 (ефикасност на спојницата од 71%). Покрај тоа, во споредба со Гаусови греди со сооднос на моќност поголем од 1, ова значително ја намалува дебелината на меѓуметалното соединение Fe2Al5 (IMC) за 62% и вкупната дебелина на IMC за 40%. Во режимот на перфорација, забележани се пукнатини и помала јакост на смолкнување во споредба со режимот на спроводливост. Вреди да се напомене дека значително префинетост на зрната беше забележана во спојот на заварот кога односот на јадрото/прстенот беше 0,5.
Кога r=0, се генерира само моќност на јамката, додека кога r=1, се генерира само моќност на јадрото.
Шематски дијаграм на односот на моќноста r помеѓу Гаусовиот зрак и прстенестиот зрак
(а) Уред за заварување; (б) Длабочината и ширината на профилот на заварување; (в) Шематски дијаграм на прикажување на поставките за примерок и тела
MC тест: Само во случајот со Гаусовиот сноп, шевот на заварот првично е во режим на плитка спроводливост (ID 1 и 2), а потоа преминува во режим на делумно продорна дупка (ID 3-5), при што се појавуваат очигледни пукнатини. Кога моќноста на прстенот се зголеми од 0 на 1000 W, немаше очигледни пукнатини на ID 7 и длабочината на збогатување на железо беше релативно мала. Кога моќноста на прстенот се зголемува на 2000 и 2500 W (ID 9 и 10), се зголемува длабочината на зоната со богата железо. Прекумерно пукање при моќност на прстенот од 2500w (ID 10).
МР тест: кога моќноста на јадрото е помеѓу 500 и 1000 W (ID 11 и 12), шевот на заварот е во режим на спроводливост; Споредувајќи ги ID 12 и ID 7, иако вкупната моќност (6000w) е иста, ID 7 имплементира режим на дупка за заклучување. Ова се должи на значителното намалување на густината на моќноста на ID 12 поради доминантната карактеристика на јамката (r=0,2). Кога вкупната моќност ќе достигне 7500 W (ID 15), може да се постигне режим на целосна пенетрација, а во споредба со 6000 W што се користат во ID 7, моќноста на режимот на целосна пенетрација е значително зголемена.
IC тест: Спроведениот режим (ID 16 и 17) беше постигнат со моќност на јадрото од 1500w и моќност на прстенот од 3000w и 3500w. Кога моќноста на јадрото е 3000w и моќноста на прстенот е помеѓу 1500w и 2500w (ID 19-20), се појавуваат очигледни пукнатини на интерфејсот помеѓу богатото железо и богатиот алуминиум, формирајќи локална продирачка шема на мали дупки. Кога моќноста на прстенот е 3000 и 3500w (ID 21 и 22), постигнете режим на целосна пенетрација на клучалката.
Репрезентативни слики со пресек на секоја идентификација на заварување под оптички микроскоп
Слика 4. (а) Односот помеѓу крајната цврстина на истегнување (UTS) и односот на моќноста при тестовите за заварување; (б) Вкупната моќност на сите тестови за заварување
Слика 5. (а) Врска помеѓу односот на аспект и UTS; (б) Односот помеѓу проширувањето и длабочината на пенетрација и UTS; (в) Густина на моќност за сите тестови на заварување
Слика 6. (ац) Карта на контура на вдлабнување на микротврдоста на Викерс; (г) Соодветни SEM-EDS хемиски спектри за заварување со репрезентативен режим на спроводливост; (е) Шематски дијаграм на интерфејсот помеѓу челик и алуминиум; (ж) Fe2Al5 и вкупна IMC дебелина на заварите со проводен режим
Слика 7. (ац) Карта на контура на вдлабнување на микротврдоста на Викерс; (df) Соодветен хемиски спектар SEM-EDS за репрезентативно заварување со локална пенетрациона перфорација
Слика 8. (ац) Карта на контурата со вдлабнување на микротврдоста на Викерс; (df) Соодветен хемиски спектар SEM-EDS за репрезентативно заварување со перфорација со целосна пенетрација
Слика 9. Границата EBSD ја покажува големината на зрното на регионот богат со железо (горната плоча) во тестот на режимот на перфорација со целосна пенетрација и ја квантифицира дистрибуцијата на големината на зрната
Слика 10. SEM-EDS спектри на интерфејсот помеѓу богато железо и богат алуминиум
Оваа студија ги истражуваше ефектите на ARM ласерот врз формирањето, микроструктурата и механичките својства на IMC во IF челик-1050 алуминиумска легура на различни заварени споеви. Студијата разгледа три начини на заварување (режим на спроводливост, режим на локална пенетрација и режим на целосна пенетрација) и три избрани форми на ласерски зрак (Гаусовиот зрак, прстенест зрак и Гаусовиот прстенест зрак). Резултатите од истражувањето покажуваат дека изборот на соодветен сооднос на моќност на Гаусовиот зрак и прстенестиот зрак е клучен параметар за контролирање на формирањето и микроструктурата на внатрешниот модален јаглерод, а со тоа максимизирање на механичките својства на заварот. Во режимот на спроводливост, кружен сноп со сооднос на моќност од 0,2 обезбедува најдобра јачина на заварување (71% ефикасност на споеви). Во режимот на перфорација, Гаусовиот зрак произведува поголема длабочина на заварување и поголем сооднос, но интензитетот на заварување е значително намален. Прстенестиот сноп со сооднос на моќност од 0,5 има значително влијание врз префинетоста на челичните странични зрна во заварениот спој. Ова се должи на пониската максимална температура на прстенестиот сноп што доведува до побрза стапка на ладење и ефектот на ограничување на растот од миграцијата на растворената супстанција на Al кон горниот дел од спојот на заварот на структурата на зрната. Постои силна корелација помеѓу Vickers микротврдоста и предвидувањето на Thermo Calc за процентот на фазен волумен. Колку е поголем волуменскиот процент на Fe4Al13, толку е поголема микротврдоста.
Време на објавување: Јан-25-2024
