Apabila menyambung keluli kepada aluminium, tindak balas antara atom Fe dan Al semasa proses sambungan membentuk sebatian antara logam rapuh (IMC). Kehadiran IMC ini mengehadkan kekuatan mekanikal sambungan, oleh itu adalah perlu untuk mengawal kuantiti sebatian ini. Sebab pembentukan IMC ialah keterlarutan Fe dalam Al adalah lemah. Jika ia melebihi jumlah tertentu, ia boleh menjejaskan sifat mekanikal kimpalan. IMC mempunyai sifat unik seperti kekerasan, kemuluran dan keliatan terhad, dan ciri morfologi. Penyelidikan telah mendapati bahawa berbanding dengan IMC lain, lapisan IMC Fe2Al5 secara meluas dianggap paling rapuh (11.8± 1.8 GPa) fasa IMC, dan juga merupakan sebab utama penurunan sifat mekanikal akibat kegagalan kimpalan. Kertas kerja ini menyiasat proses kimpalan laser jauh bagi keluli IF dan aluminium 1050 menggunakan laser mod cincin boleh laras, dan menyiasat secara mendalam pengaruh bentuk pancaran laser ke atas pembentukan sebatian antara logam dan sifat mekanikal. Dengan melaraskan nisbah kuasa teras/gelang, didapati bahawa di bawah mod pengaliran, nisbah kuasa teras/gelang 0.2 boleh mencapai kawasan permukaan ikatan antara muka kimpal yang lebih baik dan dengan ketara mengurangkan ketebalan Fe2Al5 IMC, dengan itu meningkatkan kekuatan ricih sambungan. .
Artikel ini memperkenalkan pengaruh laser mod cincin boleh laras pada pembentukan sebatian antara logam dan sifat mekanikal semasa kimpalan laser jauh bagi keluli IF dan aluminium 1050. Keputusan penyelidikan menunjukkan bahawa di bawah mod pengaliran, nisbah kuasa teras/gelang 0.2 menyediakan luas permukaan ikatan antara muka kimpalan yang lebih besar, yang dicerminkan oleh kekuatan ricih maksimum 97.6 N/mm2 (kecekapan gabungan 71%). Di samping itu, berbanding dengan rasuk Gaussian dengan nisbah kuasa lebih besar daripada 1, ini mengurangkan dengan ketara ketebalan sebatian antara logam (IMC) Fe2Al5 sebanyak 62% dan jumlah ketebalan IMC sebanyak 40%. Dalam mod perforasi, retak dan kekuatan ricih yang lebih rendah diperhatikan berbanding dengan mod pengaliran. Perlu diperhatikan bahawa penghalusan butiran yang ketara diperhatikan dalam jahitan kimpalan apabila nisbah kuasa teras/gelang ialah 0.5.
Apabila r=0, hanya kuasa gelung dijana, manakala apabila r=1, hanya kuasa teras dijana.
Gambar rajah skema nisbah kuasa r antara rasuk Gaussian dan rasuk anulus
(a) Peranti kimpalan; (b) Kedalaman dan lebar profil kimpalan; (c) Gambar rajah skema untuk memaparkan tetapan sampel dan lekapan
Ujian MC: Hanya dalam kes rasuk Gaussian, jahitan kimpalan pada mulanya berada dalam mod pengaliran cetek (ID 1 dan 2), dan kemudian beralih kepada mod lubang kunci tembus separa (ID 3-5), dengan retakan yang jelas kelihatan. Apabila kuasa gelang meningkat daripada 0 hingga 1000 W, tiada keretakan yang jelas pada ID 7 dan kedalaman pengayaan besi adalah agak kecil. Apabila kuasa gelang meningkat kepada 2000 dan 2500 W (ID 9 dan 10), kedalaman zon besi kaya bertambah. Keretakan berlebihan pada kuasa gelang 2500w (ID 10).
Ujian MR: Apabila kuasa teras adalah antara 500 dan 1000 W (ID 11 dan 12), jahitan kimpalan berada dalam mod pengaliran; Membandingkan ID 12 dan ID 7, walaupun jumlah kuasa (6000w) adalah sama, ID 7 melaksanakan mod lubang kunci. Ini disebabkan oleh penurunan ketara dalam ketumpatan kuasa pada ID 12 disebabkan oleh ciri gelung dominan (r=0.2). Apabila jumlah kuasa mencapai 7500 W (ID 15), mod penembusan penuh boleh dicapai, dan berbanding dengan 6000 W yang digunakan dalam ID 7, kuasa mod penembusan penuh meningkat dengan ketara.
Ujian IC: Mod dijalankan (ID 16 dan 17) dicapai pada kuasa teras 1500w dan kuasa gelang 3000w dan 3500w. Apabila kuasa teras ialah 3000w dan kuasa gelang adalah antara 1500w dan 2500w (ID 19-20), retakan yang jelas kelihatan pada antara muka antara besi kaya dan aluminium kaya, membentuk corak lubang kecil tembus tempatan. Apabila kuasa gelang ialah 3000 dan 3500w (ID 21 dan 22), capai mod lubang kunci penembusan penuh.
Imej keratan rentas perwakilan setiap pengenalan kimpalan di bawah mikroskop optik
Rajah 4. (a) Hubungan antara kekuatan tegangan muktamad (UTS) dan nisbah kuasa dalam ujian kimpalan; (b) Jumlah kuasa semua ujian kimpalan
Rajah 5. (a) Hubungan antara nisbah aspek dan UTS; (b) Hubungan antara lanjutan dan kedalaman penembusan dan SUA; (c) Ketumpatan kuasa untuk semua ujian kimpalan
Rajah 6. (ac) Peta kontur lekukan microhardness Vickers; (df) Spektrum kimia SEM-EDS yang sepadan untuk kimpalan mod pengaliran perwakilan; (g) Gambar rajah skema antara muka antara keluli dan aluminium; (h) Fe2Al5 dan jumlah ketebalan IMC kimpalan mod konduktif
Rajah 7. (ac) Peta kontur lekukan microhardness Vickers; (df) Spektrum kimia SEM-EDS yang sepadan untuk kimpalan mod penembusan penembusan tempatan yang mewakili
Rajah 8. (ac) Peta kontur lekukan microhardness Vickers; (df) Spektrum kimia SEM-EDS yang sepadan untuk kimpalan mod penembusan penembusan penuh yang mewakili
Rajah 9. Plot EBSD menunjukkan saiz butiran kawasan kaya besi (plat atas) dalam ujian mod penembusan penuh penembusan, dan mengukur taburan saiz butiran
Rajah 10. Spektrum SEM-EDS antara muka antara besi kaya dan aluminium kaya
Kajian ini menyiasat kesan laser ARM pada pembentukan, struktur mikro, dan sifat mekanikal IMC dalam sambungan kimpalan pusingan berbeza aloi aluminium IF keluli-1050. Kajian ini mempertimbangkan tiga mod kimpalan (mod pengaliran, mod penembusan tempatan dan mod penembusan penuh) dan tiga bentuk pancaran laser terpilih (rasuk Gaussian, rasuk anulus dan rasuk anulus Gaussian). Keputusan penyelidikan menunjukkan bahawa pemilihan nisbah kuasa yang sesuai bagi rasuk Gaussian dan rasuk anulus adalah parameter utama untuk mengawal pembentukan dan struktur mikro karbon modal dalaman, dengan itu memaksimumkan sifat mekanikal kimpalan. Dalam mod pengaliran, rasuk bulat dengan nisbah kuasa 0.2 memberikan kekuatan kimpalan terbaik (71% kecekapan sambungan). Dalam mod perforasi, rasuk Gaussian menghasilkan kedalaman kimpalan yang lebih besar dan nisbah aspek yang lebih tinggi, tetapi keamatan kimpalan berkurangan dengan ketara. Rasuk anulus dengan nisbah kuasa 0.5 mempunyai kesan yang ketara ke atas penghalusan butiran sisi keluli dalam jahitan kimpalan. Ini disebabkan oleh suhu puncak rasuk anulus yang lebih rendah yang membawa kepada kadar penyejukan yang lebih cepat, dan kesan sekatan pertumbuhan migrasi zat terlarut Al ke arah bahagian atas jahitan kimpalan pada struktur butiran. Terdapat korelasi yang kuat antara kekerasan mikro Vickers dan ramalan Thermo Calc mengenai peratusan volum fasa. Semakin besar peratusan isipadu Fe4Al13, semakin tinggi kekerasan mikro.
Masa siaran: Jan-25-2024
