Çeliği alüminyuma bağlarken, bağlantı işlemi sırasında Fe ve Al atomları arasındaki reaksiyon, kırılgan intermetalik bileşikler (IMC'ler) oluşturur. Bu IMC'lerin varlığı bağlantının mekanik gücünü sınırlar, bu nedenle bu bileşiklerin miktarının kontrol edilmesi gerekir. IMC'lerin oluşma nedeni Fe'nin Al içindeki çözünürlüğünün zayıf olmasıdır. Belli bir miktarı aşması durumunda kaynağın mekanik özelliklerini etkileyebilir. IMC'ler sertlik, sınırlı süneklik ve tokluk gibi benzersiz özelliklere ve morfolojik özelliklere sahiptir. Araştırma, diğer IMC'lerle karşılaştırıldığında Fe2Al5 IMC katmanının yaygın olarak en kırılgan katman olarak kabul edildiğini buldu (11,8± 1.8 GPa) IMC fazıdır ve aynı zamanda kaynak hatası nedeniyle mekanik özelliklerin azalmasının da ana nedenidir. Bu makale, ayarlanabilir halka modlu bir lazer kullanarak IF çeliği ve 1050 alüminyumun uzaktan lazer kaynak işlemini araştırıyor ve lazer ışın şeklinin metaller arası bileşiklerin oluşumu ve mekanik özellikler üzerindeki etkisini derinlemesine araştırıyor. Çekirdek/halka güç oranının ayarlanmasıyla, iletim modunda 0,2'lik bir çekirdek/halka güç oranının daha iyi kaynak arayüzü bağlama yüzey alanı elde edebileceği ve Fe2Al5 IMC kalınlığını önemli ölçüde azaltabileceği, böylece bağlantının kesme mukavemetini artırabileceği bulunmuştur. .
Bu makale, ayarlanabilir halka modlu lazerin, IF çeliği ve 1050 alüminyumun uzaktan lazer kaynağı sırasında metaller arası bileşiklerin oluşumu ve mekanik özellikler üzerindeki etkisini tanıtmaktadır. Araştırma sonuçları, iletim modunda, 0,2'lik bir çekirdek/halka güç oranının, daha büyük bir kaynak arayüzü bağlama yüzey alanı sağladığını göstermektedir; bu, 97,6 N/mm2'lik maksimum kesme mukavemeti (%71 bağlantı verimliliği) ile yansıtılmaktadır. Ayrıca güç oranı 1'den büyük olan Gauss ışınlarıyla karşılaştırıldığında bu, Fe2Al5 intermetalik bileşiğinin (IMC) kalınlığını %62 ve toplam IMC kalınlığını %40 oranında önemli ölçüde azaltır. Delme modunda, iletim moduna göre çatlaklar ve daha düşük kesme mukavemeti gözlemlenmiştir. Çekirdek/halka gücü oranı 0,5 olduğunda kaynak dikişinde önemli miktarda tane incelmesinin gözlemlendiğini belirtmekte fayda var.
r=0 olduğunda sadece döngü gücü üretilir, r=1 olduğunda ise sadece çekirdek güç üretilir.
Gauss ışını ile halka şeklindeki ışın arasındaki güç oranının r şematik diyagramı
(a) Kaynak cihazı; (b) Kaynak profilinin derinliği ve genişliği; (c) Numune ve fikstür ayarlarının görüntülenmesinin şematik diyagramı
MC testi: Yalnızca Gauss kirişi durumunda, kaynak dikişi başlangıçta sığ iletim modundadır (ID 1 ve 2) ve daha sonra belirgin çatlakların ortaya çıkmasıyla kısmen nüfuz eden kilit deliği moduna (ID 3-5) geçiş yapar. Halka gücü 0'dan 1000 W'a yükseldiğinde ID 7'de belirgin bir çatlak yoktu ve demir zenginleşmesi derinliği nispeten küçüktü. Halka gücü 2000 ve 2500 W'a (ID 9 ve 10) yükseldiğinde zengin demir bölgesinin derinliği artar. 2500w halka gücünde (ID 10) aşırı çatlama.
MR testi: Çekirdek gücü 500 ila 1000 W (ID 11 ve 12) arasında olduğunda kaynak dikişi iletim modundadır; ID 12 ve ID 7 karşılaştırıldığında, toplam güç (6000w) aynı olmasına rağmen ID 7, kilit deliği modunu uygular. Bunun nedeni, baskın döngü karakteristiği (r=0,2) nedeniyle ID 12'deki güç yoğunluğunun önemli ölçüde azalmasıdır. Toplam güç 7500 W'a (ID 15) ulaştığında tam penetrasyon moduna ulaşılabilir ve ID 7'de kullanılan 6000 W ile karşılaştırıldığında tam penetrasyon modunun gücü önemli ölçüde artar.
IC testi: İletilen mod (ID 16 ve 17), 1500w çekirdek gücünde ve 3000w ve 3500w halka gücünde elde edildi. Çekirdek gücü 3000w ve halka gücü 1500w ile 2500w (ID 19-20) arasında olduğunda, zengin demir ve zengin alüminyum arasındaki arayüzde yerel delici küçük delik deseni oluşturan belirgin çatlaklar belirir. Halka gücü 3000 ve 3500w (ID 21 ve 22) olduğunda, tam nüfuz eden anahtar deliği modunu elde edin.
Optik mikroskop altında her kaynak tanımlamasının temsili kesit görüntüleri
Şekil 4. (a) Kaynak testlerinde nihai çekme mukavemeti (UTS) ile güç oranı arasındaki ilişki; (b) Tüm kaynak testlerinin toplam gücü
Şekil 5. (a) En-boy oranı ile ÜTS arasındaki ilişki; (b) Uzama ve nüfuz derinliği ile UTS arasındaki ilişki; (c) Tüm kaynak testleri için güç yoğunluğu
Şekil 6. (ac) Vickers mikrosertlik girinti kontur haritası; (df) Temsili iletim modu kaynağı için karşılık gelen SEM-EDS kimyasal spektrumları; (g) Çelik ve alüminyum arasındaki arayüzün şematik diyagramı; (h) Fe2Al5 ve iletken mod kaynaklarının toplam IMC kalınlığı
Şekil 7. (ac) Vickers mikrosertlik girinti kontur haritası; (df) Temsili yerel nüfuzlu delikli mod kaynağı için karşılık gelen SEM-EDS kimyasal spektrumu
Şekil 8. (ac) Vickers mikrosertlik girinti kontur haritası; (df) Temsili tam nüfuziyetli delikli mod kaynağı için karşılık gelen SEM-EDS kimyasal spektrumu
Şekil 9. EBSD grafiği, tam penetrasyon perforasyon modu testinde demir açısından zengin bölgenin (üst plaka) tane boyutunu gösterir ve tane boyutu dağılımını ölçer
Şekil 10. Zengin demir ve zengin alüminyum arasındaki arayüzün SEM-EDS spektrumları
Bu çalışma, IF çelik-1050 alüminyum alaşımlı benzer olmayan bindirme kaynaklı bağlantılarda ARM lazerin IMC'nin oluşumu, mikro yapısı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini araştırdı. Çalışmada üç kaynak modu (iletim modu, yerel nüfuz modu ve tam nüfuz modu) ve seçilen üç lazer ışını şekli (Gauss ışını, halka şeklinde ışın ve Gauss dairesel ışın) dikkate alındı. Araştırma sonuçları, Gauss ışınının ve halka şeklindeki ışının uygun güç oranının seçilmesinin, iç modal karbonun oluşumunu ve mikro yapısını kontrol etmek ve böylece kaynağın mekanik özelliklerini maksimuma çıkarmak için önemli bir parametre olduğunu göstermektedir. İletim modunda, 0,2 güç oranına sahip dairesel ışın en iyi kaynak mukavemetini (%71 bağlantı verimliliği) sağlar. Perforasyon modunda, Gauss ışını daha fazla kaynak derinliği ve daha yüksek en boy oranı üretir, ancak kaynak yoğunluğu önemli ölçüde azalır. 0,5 güç oranına sahip halka şeklindeki kiriş, kaynak dikişindeki çelik yan tanelerin inceltilmesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bunun nedeni, halka şeklindeki kirişin daha düşük tepe sıcaklığının daha hızlı bir soğuma hızına yol açması ve Al çözünen maddesinin kaynak dikişinin üst kısmına doğru tane yapısı üzerindeki göçünün büyümeyi kısıtlayıcı etkisidir. Vickers mikrosertliği ile Thermo Calc'ın faz hacmi yüzdesi tahmini arasında güçlü bir korelasyon vardır. Fe4Al13'ün hacim yüzdesi ne kadar büyük olursa, mikro sertlik de o kadar yüksek olur.
Gönderim zamanı: Ocak-25-2024
