Kapag ikinokonekta ang bakal sa aluminyo, ang reaksyon sa pagitan ng mga atomo ng Fe at Al habang nasa proseso ng koneksyon ay bumubuo ng mga malutong na intermetallic compound (IMC). Ang presensya ng mga IMC na ito ay naglilimita sa mekanikal na lakas ng koneksyon, kaya kinakailangang kontrolin ang dami ng mga compound na ito. Ang dahilan ng pagbuo ng mga IMC ay dahil mahina ang solubility ng Fe sa Al. Kung lumampas ito sa isang tiyak na dami, maaari itong makaapekto sa mga mekanikal na katangian ng hinang. Ang mga IMC ay may mga natatanging katangian tulad ng katigasan, limitadong ductility at toughness, at mga katangiang morpolohikal. Natuklasan ng pananaliksik na kumpara sa iba pang mga IMC, ang Fe2Al5 IMC layer ay malawakang itinuturing na pinakamalutong (11.8± 1.8 GPa) IMC phase, at ito rin ang pangunahing dahilan ng pagbaba ng mga mekanikal na katangian dahil sa pagkabigo ng hinang. Sinusuri ng papel na ito ang proseso ng remote laser welding ng IF steel at 1050 aluminum gamit ang isang adjustable ring mode laser, at sinisiyasat nang malaliman ang impluwensya ng hugis ng laser beam sa pagbuo ng mga intermetallic compound at mga mekanikal na katangian. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng core/ring power ratio, natuklasan na sa ilalim ng conduction mode, ang core/ring power ratio na 0.2 ay maaaring makamit ang mas mahusay na weld interface bonding surface area at makabuluhang bawasan ang kapal ng Fe2Al5 IMC, sa gayon ay pinapabuti ang shear strength ng joint.
Ipinakikilala ng artikulong ito ang impluwensya ng adjustable ring mode laser sa pagbuo ng mga intermetallic compound at mga mekanikal na katangian sa panahon ng remote laser welding ng IF steel at 1050 aluminum. Ipinapahiwatig ng mga resulta ng pananaliksik na sa ilalim ng conduction mode, ang core/ring power ratio na 0.2 ay nagbibigay ng mas malaking weld interface bonding surface area, na makikita sa maximum shear strength na 97.6 N/mm2 (joint efficiency na 71%). Bukod pa rito, kumpara sa Gaussian beams na may power ratio na higit sa 1, makabuluhang binabawasan nito ang kapal ng Fe2Al5 intermetallic compound (IMC) ng 62% at ang kabuuang kapal ng IMC ng 40%. Sa perforation mode, naobserbahan ang mga bitak at mas mababang shear strength kumpara sa conduction mode. Mahalagang tandaan na naobserbahan ang makabuluhang grain refinement sa weld seam nang ang core/ring power ratio ay 0.5.
Kapag r=0, loop power lang ang nalilikha, habang kapag r=1, core power lang ang nalilikha.
Diagram ng eskematiko ng power ratio r sa pagitan ng Gaussian beam at annular beam
(a) Kagamitan sa hinang; (b) Ang lalim at lapad ng profile ng hinang; (c) Eskematikong diagram ng pagpapakita ng mga setting ng sample at fixture
Pagsubok sa MC: Sa kaso lamang ng Gaussian beam, ang weld seam ay nasa shallow conduction mode sa simula (ID 1 at 2), at pagkatapos ay lumilipat sa partially penetrating lockhole mode (ID 3-5), na may lumilitaw na mga halatang bitak. Nang tumaas ang ring power mula 0 hanggang 1000 W, walang halatang bitak sa ID 7 at medyo maliit ang lalim ng iron enrichment. Kapag tumaas ang ring power sa 2000 at 2500 W (IDs 9 at 10), tumataas ang lalim ng rich iron zone. Labis na pagbitak sa 2500w ring power (ID 10).
Pagsubok sa MR: Kapag ang core power ay nasa pagitan ng 500 at 1000 W (ID 11 at 12), ang weld seam ay nasa conduction mode; Kung ikukumpara ang ID 12 at ID 7, bagama't pareho ang kabuuang lakas (6000w), ang ID 7 ay nagpapatupad ng lock hole mode. Ito ay dahil sa malaking pagbaba sa power density sa ID 12 dahil sa dominanteng loop characteristic (r=0.2). Kapag ang kabuuang lakas ay umabot sa 7500 W (ID 15), makakamit ang full penetration mode, at kumpara sa 6000 W na ginamit sa ID 7, ang lakas ng full penetration mode ay lubos na tumataas.
Pagsubok sa IC: Ang conducted mode (ID 16 at 17) ay nakamit sa 1500w core power at 3000w at 3500w ring power. Kapag ang core power ay 3000w at ang ring power ay nasa pagitan ng 1500w at 2500w (ID 19-20), lumilitaw ang mga halatang bitak sa interface sa pagitan ng mayamang bakal at mayamang aluminyo, na bumubuo ng isang lokal na pattern ng pagtagos ng maliit na butas. Kapag ang ring power ay 3000 at 3500w (ID 21 at 22), makamit ang full penetration keyhole mode.
Mga representatibong cross-sectional na imahe ng bawat pagkakakilanlan ng hinang sa ilalim ng optical microscope
Pigura 4. (a) Ang ugnayan sa pagitan ng ultimate tensile strength (UTS) at power ratio sa mga pagsubok sa hinang; (b) Ang kabuuang lakas ng lahat ng mga pagsubok sa hinang
Pigura 5. (a) Ugnayan sa pagitan ng aspect ratio at UTS; (b) Ang ugnayan sa pagitan ng extension at penetration depth at UTS; (c) Power density para sa lahat ng welding test
Pigura 6. (ac) Mapa ng kontura ng indentation ng Vickers microhardness; (df) Katumbas na SEM-EDS chemical spectra para sa representatibong conduction mode welding; (g) Eskematikong diagram ng interface sa pagitan ng bakal at aluminyo; (h) Fe2Al5 at kabuuang kapal ng IMC ng mga conductive mode weld
Pigura 7. (ac) Mapa ng kontura ng indentasyon ng Vickers microhardness; (df) Katumbas na kemikal na spectrum ng SEM-EDS para sa kinatawan ng lokal na penetration perforation mode welding
Pigura 8. (ac) Mapa ng kontura ng indentasyon ng Vickers microhardness; (df) Katumbas na SEM-EDS chemical spectrum para sa representatibong full penetration perforation mode welding
Pigura 9. Ipinapakita ng EBSD plot ang laki ng butil ng rehiyong mayaman sa bakal (itaas na plato) sa full penetration perforation mode test, at tinatantya ang distribusyon ng laki ng butil.
Pigura 10. SEM-EDS spectra ng interface sa pagitan ng mayamang bakal at mayamang aluminyo
Sinuri ng pag-aaral na ito ang mga epekto ng ARM laser sa pagbuo, microstructure, at mga mekanikal na katangian ng IMC sa mga IF steel-1050 aluminum alloy dissimilar lap welded joints. Isinaalang-alang ng pag-aaral ang tatlong welding mode (conduction mode, local penetration mode, at full penetration mode) at tatlong piling hugis ng laser beam (Gaussian beam, annular beam, at Gaussian annular beam). Ipinapahiwatig ng mga resulta ng pananaliksik na ang pagpili ng naaangkop na power ratio ng Gaussian beam at annular beam ay isang mahalagang parameter para sa pagkontrol sa pagbuo at microstructure ng internal modal carbon, sa gayon ay mapakinabangan ang mga mekanikal na katangian ng weld. Sa conduction mode, ang isang circular beam na may power ratio na 0.2 ay nagbibigay ng pinakamahusay na lakas ng hinang (71% joint efficiency). Sa perforation mode, ang Gaussian beam ay gumagawa ng mas malaking lalim ng hinang at mas mataas na aspect ratio, ngunit ang intensity ng hinang ay makabuluhang nabawasan. Ang annular beam na may power ratio na 0.5 ay may malaking epekto sa pagpipino ng mga steel side grains sa weld seam. Ito ay dahil sa mas mababang peak temperature ng annular beam na humahantong sa mas mabilis na cooling rate, at ang growth restriction effect ng Al solute migration patungo sa itaas na bahagi ng weld seam sa grain structure. Mayroong malakas na ugnayan sa pagitan ng Vickers microhardness at prediksyon ng Thermo Calc sa phase volume percentage. Kung mas malaki ang volume percentage ng Fe4Al13, mas mataas ang microhardness.
Oras ng pag-post: Enero 25, 2024
