La conectarea oțelului la aluminiu, reacția dintre atomii de Fe și Al în timpul procesului de conectare formează compuși intermetalici fragili (IMC). Prezența acestor IMC limitează rezistența mecanică a conexiunii, de aceea este necesar să se controleze cantitatea acestor compuși. Motivul formării IMC este că solubilitatea Fe în Al este slabă. Dacă depășește o anumită cantitate, poate afecta proprietățile mecanice ale sudurii. IMC-urile au proprietăți unice, cum ar fi duritatea, ductilitate și tenacitate limitate și caracteristici morfologice. Cercetările au descoperit că, în comparație cu alte IMC-uri, stratul Fe2Al5 IMC este considerat cel mai fragil (11,8± 1,8 GPa) faza IMC și este, de asemenea, principalul motiv pentru scăderea proprietăților mecanice din cauza defecțiunii sudurii. Această lucrare investighează procesul de sudare cu laser la distanță a oțelului IF și a aluminiului 1050 folosind un laser cu modul inel reglabil și investighează în profunzime influența formei fasciculului laser asupra formării compușilor intermetalici și a proprietăților mecanice. Prin ajustarea raportului de putere miez/inel, s-a constatat că în modul de conducere, un raport de putere miez/inel de 0,2 poate obține o suprafață mai bună de legătură a interfeței de sudură și poate reduce semnificativ grosimea Fe2Al5 IMC, îmbunătățind astfel rezistența la forfecare a îmbinării. .
Acest articol prezintă influența laserului cu modul inel reglabil asupra formării compușilor intermetalici și proprietăților mecanice în timpul sudării cu laser la distanță a oțelului IF și aluminiului 1050. Rezultatele cercetării indică faptul că, în modul de conducție, un raport putere miez/inel de 0,2 oferă o suprafață mai mare de lipire a interfeței de sudură, care este reflectată de o rezistență maximă la forfecare de 97,6 N/mm2 (eficiența îmbinării de 71%). În plus, în comparație cu fasciculele gaussiene cu un raport de putere mai mare de 1, aceasta reduce semnificativ grosimea compusului intermetalic Fe2Al5 (IMC) cu 62% și grosimea totală a IMC cu 40%. În modul de perforare, s-au observat fisuri și rezistență la forfecare mai mică în comparație cu modul de conducere. Este de remarcat faptul că rafinarea semnificativă a granulelor a fost observată în cusătura de sudură când raportul putere miez/inel a fost de 0,5.
Când r=0, este generată numai puterea buclei, în timp ce când r=1, este generată doar puterea de bază.
Schema schematică a raportului de putere r între fasciculul Gaussian și fasciculul inelar
(a) Dispozitiv de sudare; (b) Adâncimea și lățimea profilului de sudură; (c) Diagrama schematică a afișajului eșantionului și setărilor dispozitivului
Testul MC: Numai în cazul fasciculului Gaussian, cordonul de sudură este inițial în modul de conducere superficială (ID 1 și 2), apoi trece la modul de blocare parțial penetrant (ID 3-5), cu apariția unor fisuri evidente. Când puterea inelului a crescut de la 0 la 1000 W, nu au existat fisuri evidente la ID 7 și adâncimea de îmbogățire cu fier a fost relativ mică. Când puterea inelului crește la 2000 și 2500 W (ID-urile 9 și 10), adâncimea zonei bogate de fier crește. Crăpare excesivă la puterea inelului de 2500 W (ID 10).
Test MR: Când puterea miezului este între 500 și 1000 W (ID 11 și 12), cordonul de sudură este în modul de conducere; Comparând ID 12 și ID 7, deși puterea totală (6000w) este aceeași, ID 7 implementează un mod de blocare. Acest lucru se datorează scăderii semnificative a densității de putere la ID 12 datorită caracteristicii buclei dominante (r=0,2). Când puterea totală ajunge la 7500 W (ID 15), se poate obține modul de penetrare completă, iar în comparație cu cei 6000 W utilizați în ID 7, puterea modului de penetrare completă este semnificativ crescută.
Test IC: Modul condus (ID 16 și 17) a fost realizat la o putere de bază de 1500 W și o putere inel de 3000 W și 3500 W. Când puterea miezului este de 3000w și puterea inelului este între 1500w și 2500w (ID 19-20), la interfața dintre fier bogat și aluminiu bogat apar fisuri evidente, formând un model local de găuri mici penetrante. Când puterea inelului este de 3000 și 3500w (ID 21 și 22), obțineți modul de penetrare completă a gaurii cheii.
Imagini reprezentative în secțiune transversală ale fiecărei identificări de sudare la microscop optic
Figura 4. (a) Relația dintre rezistența finală la tracțiune (UTS) și raportul de putere în încercările de sudare; (b) Puterea totală a tuturor încercărilor de sudare
Figura 5. (a) Relația dintre raportul de aspect și UTS; (b) Relația dintre extensia și adâncimea de penetrare și UTS; (c) Densitatea de putere pentru toate testele de sudare
Figura 6. (ac) Harta conturului indentării microdurității Vickers; (df) Spectrele chimice SEM-EDS corespunzătoare pentru sudarea în mod de conducere reprezentativă; (g) Diagrama schematică a interfeței dintre oțel și aluminiu; (h) Fe2Al5 și grosimea totală IMC a sudurilor în mod conductiv
Figura 7. (ac) Harta conturului indentării microdurității Vickers; (df) Spectru chimic SEM-EDS corespondent pentru sudarea reprezentativă în modul de perforare cu penetrare locală
Figura 8. (ac) Harta conturului indentării microdurității Vickers; (df) Spectru chimic SEM-EDS corespunzător pentru sudarea reprezentativă în mod perforare cu penetrare totală
Figura 9. Graficul EBSD arată dimensiunea granulelor din regiunea bogată în fier (placa superioară) în testul modului de perforare cu penetrare completă și cuantifică distribuția granulometriei
Figura 10. Spectrele SEM-EDS ale interfeței dintre fier bogat și aluminiu bogat
Acest studiu a investigat efectele laserului ARM asupra formării, microstructurii și proprietăților mecanice ale IMC în îmbinările sudate în strat diferit din aliaj de aluminiu IF oțel-1050. Studiul a luat în considerare trei moduri de sudare (modul de conducție, modul de penetrare locală și modul de penetrare completă) și trei forme ale fasciculului laser selectate (razcul Gaussian, fascicul inelar și fascicul inelar Gaussian). Rezultatele cercetării indică faptul că selectarea raportului de putere adecvat al fasciculului Gaussian și al fasciculului inelar este un parametru cheie pentru controlul formării și microstructurii carbonului modal intern, maximizând astfel proprietățile mecanice ale sudurii. În modul de conducere, un fascicul circular cu un raport de putere de 0,2 oferă cea mai bună rezistență de sudare (71% eficiență a îmbinării). În modul de perforare, fasciculul Gaussian produce o adâncime mai mare de sudare și un raport de aspect mai mare, dar intensitatea sudurii este redusă semnificativ. Grinda inelară cu un raport de putere de 0,5 are un impact semnificativ asupra rafinamentului granulelor laterale de oțel din cordonul de sudură. Acest lucru se datorează temperaturii de vârf mai scăzute a fasciculului inelar care duce la o viteză de răcire mai rapidă și efectului de restricție de creștere al migrării solutului de Al către partea superioară a cordonului de sudură asupra structurii granulelor. Există o corelație puternică între microduritatea Vickers și predicția Thermo Calc a procentului de volum de fază. Cu cât procentul de volum al Fe4Al13 este mai mare, cu atât microduritatea este mai mare.
Ora postării: 25-ian-2024
