Polad alüminiumla birləşdirildikdə, birləşmə prosesi zamanı Fe və Al atomları arasındakı reaksiya kövrək intermetal birləşmələr (IMC) əmələ gətirir. Bu IMC-lərin olması əlaqənin mexaniki gücünü məhdudlaşdırır, buna görə də bu birləşmələrin miqdarına nəzarət etmək lazımdır. İMC-lərin əmələ gəlməsinin səbəbi Fe-nin Al-da həll olma qabiliyyətinin zəif olmasıdır. Müəyyən bir miqdarı aşarsa, qaynağın mexaniki xüsusiyyətlərinə təsir göstərə bilər. IMC-lər sərtlik, məhdud çeviklik və möhkəmlik və morfoloji xüsusiyyətlər kimi unikal xüsusiyyətlərə malikdir. Tədqiqatlar müəyyən etdi ki, digər İMC-lərlə müqayisədə Fe2Al5 IMC təbəqəsi geniş şəkildə ən kövrək sayılır (11,8).± 1.8 GPa) IMC fazı, həm də qaynaq uğursuzluğu səbəbindən mexaniki xüsusiyyətlərin azalmasının əsas səbəbidir. Bu yazı tənzimlənən halqa rejimli lazerdən istifadə edərək IF poladın və 1050 alüminiumun uzaqdan lazer qaynaq prosesini araşdırır və lazer şüasının formasının metallararası birləşmələrin əmələ gəlməsinə və mexaniki xassələrə təsirini dərindən araşdırır. Nüvə / üzük güc nisbətini tənzimləyərək aşkar edilmişdir ki, keçirici rejimdə nüvə / üzük güc nisbəti 0,2 daha yaxşı qaynaq interfeysi birləşdirici səth sahəsinə nail ola bilər və Fe2Al5 IMC qalınlığını əhəmiyyətli dərəcədə azalda bilər və bununla da birləşmənin kəsilmə gücünü yaxşılaşdırır. .
Bu məqalədə IF poladın və 1050 alüminiumun uzaqdan lazer qaynağı zamanı metallararası birləşmələrin və mexaniki xassələrin əmələ gəlməsinə tənzimlənən halqa rejimli lazerin təsiri təqdim edilir. Tədqiqatın nəticələri göstərir ki, keçirici rejimdə nüvənin/halqanın güc nisbəti 0,2 daha böyük qaynaq interfeysi birləşdirmə səthi sahəsini təmin edir ki, bu da 97,6 N/mm2 maksimum kəsmə gücü ilə əks olunur (birgə səmərəliliyi 71%). Bundan əlavə, güc nisbəti 1-dən çox olan Gauss şüaları ilə müqayisədə bu, Fe2Al5 intermetal birləşməsinin (IMC) qalınlığını 62% və ümumi IMC qalınlığını 40% azaldır. Perforasiya rejimində keçiricilik rejimi ilə müqayisədə çatlar və aşağı kəsmə gücü müşahidə edilmişdir. Qeyd etmək lazımdır ki, nüvə/üzük gücü nisbəti 0,5 olduqda qaynaq tikişində əhəmiyyətli taxıl zərifliyi müşahidə edilmişdir.
r=0 olduqda yalnız dövrə gücü, r=1 olduqda isə yalnız nüvə gücü yaranır.
Qauss şüası ilə həlqəvi şüa arasında güc nisbətinin r sxematik diaqramı
(a) Qaynaq cihazı; (b) qaynaq profilinin dərinliyi və eni; (c) Nümunə və qurğu parametrlərini göstərən sxematik diaqram
MC sınağı: Yalnız Gauss şüası vəziyyətində qaynaq tikişi əvvəlcə dayaz keçirici rejimdə (ID 1 və 2), sonra isə açıq-aşkar çatlar görünməklə, qismən nüfuz edən kilidləmə rejiminə (ID 3-5) keçir. Halqanın gücü 0-dan 1000 Vt-a qədər artdıqda, ID 7-də açıq çatlar yox idi və dəmirin zənginləşdirilməsinin dərinliyi nisbətən kiçik idi. Halqanın gücü 2000 və 2500 Vt-a qədər artdıqda (İD 9 və 10), zəngin dəmir zonasının dərinliyi artır. 2500w halqa gücündə həddindən artıq krekinq (ID 10).
MR testi: Əsas güc 500 və 1000 W (ID 11 və 12) arasında olduqda, qaynaq tikişi keçirici rejimdədir; ID 12 və ID 7-ni müqayisə etdikdə, ümumi güc (6000w) eyni olsa da, ID 7 kilid deşik rejimini həyata keçirir. Bu, dominant döngə xarakteristikasına (r=0,2) görə ID 12-də güc sıxlığının əhəmiyyətli dərəcədə azalması ilə bağlıdır. Ümumi güc 7500 Vt-a (ID 15) çatdıqda, tam nüfuzetmə rejiminə nail olmaq olar və ID 7-də istifadə edilən 6000 Vt ilə müqayisədə tam nüfuzetmə rejiminin gücü əhəmiyyətli dərəcədə artır.
IC testi: Keçirilmiş rejim (ID 16 və 17) 1500w nüvə gücündə və 3000w və 3500w halqa gücündə əldə edildi. Əsas güc 3000w və üzük gücü 1500w və 2500w (ID 19-20) arasında olduqda, zəngin dəmir və zəngin alüminium arasındakı interfeysdə aşkar çatlar əmələ gəlir və yerli nüfuz edən kiçik deşik nümunəsi əmələ gətirir. Zəngin gücü 3000 və 3500w (ID 21 və 22) olduqda, tam nüfuzetmə açar deliği rejiminə nail olun.
Optik mikroskop altında hər bir qaynaq identifikasiyasının nümayəndəsi kəsişmə şəkilləri
Şəkil 4. (a) Qaynaq sınaqlarında son dartılma gücü (UTS) və güc nisbəti arasında əlaqə; (b) Bütün qaynaq sınaqlarının ümumi gücü
Şəkil 5. (a) Aspekt nisbəti ilə UTS arasındakı əlaqə; (b) Uzatma və nüfuz dərinliyi ilə UTS arasında əlaqə; (c) Bütün qaynaq sınaqları üçün güc sıxlığı
Şəkil 6. (ac) Vickers mikrosərtlik girinti kontur xəritəsi; (df) Nümunəvi keçiricilik rejimində qaynaq üçün müvafiq SEM-EDS kimyəvi spektrləri; (g) polad və alüminium arasındakı interfeysin sxematik diaqramı; (h) Fe2Al5 və keçirici rejim qaynaqlarının ümumi IMC qalınlığı
Şəkil 7. (ac) Vickers mikrosərtlik girinti kontur xəritəsi; (df) yerli nüfuzetmə perforasiya rejimində qaynaq üçün uyğun SEM-EDS kimyəvi spektri
Şəkil 8. (ac) Vickers mikrosərtlik girinti kontur xəritəsi; (df) Tam nüfuzetmə perforasiya rejimində qaynaq üçün uyğun SEM-EDS kimyəvi spektri
Şəkil 9. EBSD qrafiki tam nüfuz etmə perforasiya rejimi testində dəmirlə zəngin bölgənin (yuxarı lövhə) taxıl ölçüsünü göstərir və taxıl ölçüsü paylanmasını kəmiyyətlə göstərir.
Şəkil 10. Zəngin dəmir və zəngin alüminium arasındakı interfeysin SEM-EDS spektrləri
Bu tədqiqat ARM lazerinin IF polad-1050 alüminium ərintisi olan müxtəlif dövrəli qaynaq birləşmələrində IMC-nin əmələ gəlməsinə, mikrostrukturuna və mexaniki xassələrinə təsirini araşdırdı. Tədqiqat üç qaynaq rejimini (keçirici rejimi, yerli nüfuz rejimi və tam nüfuz rejimi) və üç seçilmiş lazer şüası formasını (Qauss şüası, həlqəvi şüa və Qauss dairəvi şüa) nəzərdən keçirmişdir. Tədqiqatın nəticələri göstərir ki, Qauss şüası və həlqəvi şüanın müvafiq güc nisbətinin seçilməsi daxili modal karbonun əmələ gəlməsinə və mikrostrukturuna nəzarət etmək və bununla da qaynağın mexaniki xassələrini maksimum dərəcədə artırmaq üçün əsas parametrdir. Keçirici rejimdə güc nisbəti 0,2 olan dairəvi şüa ən yaxşı qaynaq gücünü təmin edir (71% birləşmənin səmərəliliyi). Perforasiya rejimində Gauss şüası daha çox qaynaq dərinliyi və daha yüksək aspekt nisbəti yaradır, lakin qaynaq intensivliyi əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Güc nisbəti 0,5 olan həlqəvi şüa qaynaq tikişində polad yan taxılların zərifliyinə əhəmiyyətli təsir göstərir. Bu, daha sürətli soyutma sürətinə gətirib çıxaran həlqəvi şüanın aşağı pik temperaturu və qaynaq tikişinin yuxarı hissəsinə doğru Al məhlulunun miqrasiyasının taxıl quruluşuna böyümə məhdudlaşdırıcı təsiri ilə bağlıdır. Vickers mikrosərtliyi ilə Thermo Calc-ın faza həcmi faizinin proqnozu arasında güclü əlaqə var. Fe4Al13-ün həcm faizi nə qədər böyükdürsə, mikrosərtlik də bir o qədər yüksəkdir.
Göndərmə vaxtı: 25 yanvar 2024-cü il
