Приликом повезивања челика са алуминијумом, реакција између атома Фе и Ал током процеса повезивања формира крта интерметална једињења (ИМЦ). Присуство ових ИМЦ ограничава механичку чврстоћу споја, стога је неопходно контролисати количину ових једињења. Разлог за формирање ИМЦ је лоша растворљивост Фе у Ал. Ако прелази одређену количину, то може утицати на механичка својства завара. ИМЦ имају јединствена својства као што су тврдоћа, ограничена дуктилност и жилавост и морфолошке карактеристике. Истраживања су открила да се у поређењу са другим ИМЦ слојем Фе2Ал5 ИМЦ слој сматра најломљивијим (11,8± 1,8 ГПа) ИМЦ фаза, а уједно је и главни разлог за смањење механичких својстава услед квара заваривања. Овај рад истражује процес даљинског ласерског заваривања ИФ челика и алуминијума 1050 коришћењем подесивог ласера у прстенастом моду и детаљно истражује утицај облика ласерског зрака на формирање интерметалних једињења и механичка својства. Подешавањем односа снага језгро/прстен, откривено је да у режиму проводљивости, однос снага језгро/прстен од 0,2 може постићи бољу површину споја завареног споја и значајно смањити дебљину Фе2Ал5 ИМЦ, чиме се побољшава отпорност на смицање споја. .
Овај чланак представља утицај ласера са подесивим прстенастим модом на формирање интерметалних једињења и механичка својства при даљинском ласерском заваривању ИФ челика и 1050 алуминијума. Резултати истраживања показују да у режиму проводљивости, однос снага језгро/прстен од 0,2 обезбеђује већу површину споја завареног споја, што се огледа у максималној чврстоћи на смицање од 97,6 Н/мм2 (ефикасност споја од 71%). Поред тога, у поређењу са Гаусовим сноповима са односом снаге већим од 1, ово значајно смањује дебљину Фе2Ал5 интерметалног једињења (ИМЦ) за 62% и укупну дебљину ИМЦ-а за 40%. У режиму перфорације уочене су пукотине и мања чврстоћа на смицање у поређењу са режимом проводљивости. Вреди напоменути да је примећено значајно пречишћавање зрна у завареном шаву када је однос снага језгро/прстен био 0,5.
Када је р=0, генерише се само снага петље, док се када је р=1 генерише само снага језгра.
Шематски дијаграм односа снага р између Гаусове греде и прстенастог снопа
(а) Уређај за заваривање; (б) дубину и ширину профила завара; (ц) Шематски дијаграм приказа подешавања узорка и уређаја
МЦ тест: Само у случају Гаусове греде, заварени шав је у почетку у режиму плитке проводљивости (ИД 1 и 2), а затим прелази у режим делимичног продирања (ИД 3-5), са очигледним појавом пукотина. Када се снага прстена повећала са 0 на 1000 В, није било очигледних пукотина на ИД 7 и дубина обогаћивања гвожђа била је релативно мала. Када се снага прстена повећа на 2000 и 2500 В (ИД 9 и 10), повећава се дубина зоне богате гвожђем. Прекомерно пуцање при снази прстена од 2500в (ИД 10).
МР тест: Када је снага језгра између 500 и 1000 В (ИД 11 и 12), заварени шав је у режиму проводљивости; Упоређујући ИД 12 и ИД 7, иако је укупна снага (6000в) иста, ИД 7 имплементира режим отвора за закључавање. Ово је због значајног смањења густине снаге на ИД 12 због доминантне карактеристике петље (р=0,2). Када укупна снага достигне 7500 В (ИД 15), може се постићи режим пуне пенетрације, ау поређењу са 6000 В који се користи у ИД 7, снага режима пуне пенетрације је значајно повећана.
ИЦ тест: Кондуковани режим (ИД 16 и 17) је постигнут при снази језгра од 1500в и снази прстена од 3000в и 3500в. Када је снага језгра 3000в, а снага прстена између 1500в и 2500в (ИД 19-20), појављују се очигледне пукотине на интерфејсу између богатог гвожђа и богатог алуминијума, формирајући локални продирајући узорак малих рупа. Када је снага прстена 3000 и 3500в (ИД 21 и 22), постићи режим пуне пенетрације кључаонице.
Репрезентативне слике попречног пресека сваке идентификације заваривања под оптичким микроскопом
Слика 4. (а) Однос између крајње затезне чврстоће (УТС) и односа снага у тестовима заваривања; (б) Укупна снага свих тестова заваривања
Слика 5. (а) Однос између пропорције и УТС; (б) Однос између проширења и дубине продирања и УТС; (ц) Густина снаге за сва испитивања заваривања
Слика 6. (ац) Контурна мапа удубљења микротврдоће по Вицкерсу; (дф) Одговарајући СЕМ-ЕДС хемијски спектри за репрезентативно заваривање у режиму проводљивости; (г) Шематски дијаграм интерфејса између челика и алуминијума; (х) Фе2Ал5 и укупна ИМЦ дебљина заварених спојева у проводном моду
Слика 7. (ац) Контурна мапа удубљења микротврдоће по Вицкерсу; (дф) Одговарајући СЕМ-ЕДС хемијски спектар за репрезентативно заваривање у режиму локалне пенетрације перфорације
Слика 8. (ац) Контурна мапа удубљења микротврдоће по Вицкерсу; (дф) Одговарајући СЕМ-ЕДС хемијски спектар за репрезентативно заваривање пуне пенетрације перфорације
Слика 9. ЕБСД дијаграм приказује величину зрна региона богатог гвожђем (горња плоча) у тесту режима пуне пенетрације перфорације и квантификује расподелу величине зрна
Слика 10. СЕМ-ЕДС спектри интерфејса између богатог гвожђа и богатог алуминијума
Ова студија је истраживала ефекте АРМ ласера на формирање, микроструктуру и механичка својства ИМЦ у ИФ челик-1050 легуре алуминијума различитим завареним спојевима у преклопу. Студија је разматрала три начина заваривања (режим проводљивости, режим локалног продирања и режим пуне пенетрације) и три одабрана облика ласерског зрака (Гаусов сноп, прстенасти сноп и Гаусов прстенасти сноп). Резултати истраживања показују да је одабир одговарајућег односа снага Гаусове греде и прстенастог снопа кључни параметар за контролу формирања и микроструктуре унутрашњег модалног угљеника, чиме се максимизирају механичка својства шава. У режиму проводљивости, кружни сноп са односом снаге од 0,2 обезбеђује најбољу чврстоћу заваривања (71% ефикасност споја). У режиму перфорације, Гаусов сноп даје већу дубину заваривања и већи однос страница, али је интензитет заваривања значајно смањен. Прстенаста греда са односом снага од 0,5 има значајан утицај на префињеност челичних бочних зрна у завареном шаву. Ово је због ниже вршне температуре прстенастог снопа што доводи до бржег хлађења и ефекта ограничења раста миграције раствора Ал ка горњем делу завареног шава на структуру зрна. Постоји јака корелација између Викерсове микротврдоће и Тхермо Цалц-овог предвиђања процента запремине фазе. Што је већи запремински проценат Фе4Ал13, то је већа микротврдоћа.
Време поста: 25.01.2024
