Absztrakt
A hegesztett kötések mechanikai tulajdonsága alapvető és kritikus tényező a magnéziumötvözet alkatrészgyártásban való széles körű alkalmazásában. Ebben a tanulmányban az oszcilláló lézer és a Gd-por hozzáadásának szinergikus hatásait vizsgálták a lézer-MIG hibrid hegesztett magnéziumötvözet kötések rugalmasságára. Ezen túlmenően a szemcsefinomítás és a repedésterjedési viselkedés alapján tisztázták a hajlékonyságnövelő mechanizmust. A hézag nyúlása 145,3%-kal nőtt a nem -oszcilláló lézerhegesztéshez képest. Az oszcilláló lézer keverő hatása és a magas -olvadáspontú- kicsapódott fázisok (Mg, Al) aggregációja2Gd a szemcsefinomítást eredményezte. A varrat plasztikus anizotrópiája csökkent a véletlenszerű szemcseorientáció miatt, amit a homogén varrat mikrostruktúra indukált. Következésképpen a 〈c + a〉 fokozódott a diszlokációs csúszás, ami a plaszticitásjavítás kulcstényezője volt. A repedésterjedési folyamat során a szemcse orientációját ikrek forgatták, és a szomszédos szemcsék geometriai kompatibilitása javult. Következésképpen a repedések terjedése a szemcsehatár mentén hatékonyan akadályozott. Ennek a tanulmánynak az eredményei hozzájárulnak az oszcilláló lézer fejlesztéséhez az erőadagolásos hegesztési technológiával, és értékes referenciaként szolgálnak a magnéziumötvözetből készült hegesztett kötések rugalmasságának javításához.
ábra
2. táblázat: Oszcilláló lézer-MIG hibrid Gd teljesítményű töltőhegesztési paraméterek.
| Hegesztési paraméterek | értékeket |
|---|---|
| Lézer teljesítményP(kW) | 2.2 |
| Huzalelőtolási sebességvf(m/perc) | 5.0, 5.5 |
| Hegesztési sebességvw(mm/s) | 30, 35, 40 |
| Lézer oszcillációs frekvenciaf(Hz) | 50, 100, 150, 200 |
| Lézer oszcilláló átmérőD(mm) | 1 |
| A por adagoló forgási sebességevr(L/perc) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| Poradagoló vivőgáz áramlási sebességevc(fordulat) |
6.0, 7.5, 9.0
|
Az új hegesztési áttörés drámai módon megnöveli a magnéziumötvözet rugalmasságát
Egy kutatócsoport jelentős előrelépést mutatott be a magnéziumötvözet hegesztésében, bemutatva, hogy az oszcilláló lézertechnológia és a gadolínium (Gd) por hozzáadása drámai módon növelheti a lézer-MIG hibrid hegesztett kötések rugalmasságát.
A magnéziumötvözeteket könnyű tulajdonságaik miatt értékelik, de gyakran korlátokkal szembesülnek a hegesztési varrat gyenge alakíthatósága miatt. Az új tanulmány azt mutatja, hogy az ízületek megnyúlása javítható145%a hagyományos nem{0}}oszcilláló lézerhegesztéshez képest.
A kutatók szerint a javulás azgabonafinomításés megváltozikrepedésterjedési viselkedés. Az oszcilláló lézer keverő hatást hoz létre, míg a magas -olvadáspontú- (Mg,Al)₂Gd kicsapódás segít finomítani a mikrostruktúrát. Ez a folyamat csökkenti a plasztikus anizotrópiát a szemcseorientáció véletlenszerű beállításával, ami fokozza a kritikus 〈c + a〉 diszlokációs csúszás aktiválását -, amely a jobb plaszticitás kulcsmechanizmusa.
Ezenkívül a repedés terjedése során a szemcse orientációja ikerképződéssel forog, növelve a szomszédos szemcsék közötti geometriai kompatibilitást. Ez hatékonyan akadályozza meg, hogy a repedések a szemcsehatárok mentén haladjanak.
Az eredmények új betekintést nyújtanak az oszcilláló -lézeres-poradagolásos hegesztésbe, és ígéretes utat jelentenek a magnéziumötvözet alkatrészek mechanikai teljesítményének javítására az iparban.
A hegesztés után a mintákat előkészítették kohászati, pásztázó elektronmikroszkópos (SEM), elektron-vissza{0}}szórt diffrakciós (EBSD), transzmissziós elektronmikroszkópos (TEM) és mechanikai tulajdonságelemzési célokra. A próbatestet először metallográfiai csiszolópapírokkal csiszolták, polírozták, majd korrodáló oldatokkal korrodálták a varrat mikroszerkezetének vizsgálata céljából. Az EBSD mintákat n-butanol-metanol-perklorátot tartalmazó oldatban elektrolitikusan políroztuk 6:34:60 arányban. A mintákat 25 s-ig –20 fokon políroztuk 25 V feszültséggel és 0,6 A áramerősséggel. A szakítóvizsgálatokat 2,0 mm/perc terhelési sebességgel végeztük, az eredményeket három minta átlagának kiszámításával kaptuk. A repedésterjedési viselkedés tanulmányozásához egyetlen élű hornyolt szakítós (SENT) próbatesteket választottunk ki, és a speciális hornyos csúcsokat a hegesztési zónában gyártották.
3. Eredmények
3.1. Hegesztési morfológiák
Az oszcilláló lézer javíthatja a hegesztési varrat képződését és hatékonyan küszöbölheti ki a hegesztési hibákat. A 3. táblázat bemutatja a hegesztési és keresztmetszeti morfológiákat a lézer-MIG hibrid hegesztés különböző folyamataival. A lézer-MIG hibrid hegesztés egy széles és sekély ívű zónából állt a tetején, és egy mély és keskeny lézerzónából alul. Amikor a huzalelőtolási sebesség 5,0 m/perc volt, a hegesztési varrat hátoldalán alámetszett és nem hegesztett hibák voltak megfigyelhetők, amint az a 3. táblázat (a) ábráján látható. A huzalelőtolási sebesség növelésével a nem hegesztett hibák elnyomhatók. A hegesztés folytonossága azonban gyenge volt, a megmaradt alámetszésekkel. Az összeomlási hiba pedig a hegesztési varrat elülső oldalán volt megfigyelhető, amint az a 3. táblázat (b) ábráján látható. A hegesztési sebesség növelése közben a varrat és a keresztmetszeti alakja hibamentes volt, de a varrat felületén enyhe fröccsenések figyelhetők meg, amint az a 3. táblázat (c) ábráján látható, a 40dss a hegesztési sebesség növelésével. képződése jelentősen romlott az összeomlással és alávágással. A hegesztési varrat szélességének jelentős csökkenése volt megfigyelhető, amint az a (d) ábrán látható
3. táblázat.
3. táblázat: Hegesztési morfológiák és keresztmetszetek- különböző hegesztési eljárásokkal.
| Hegesztési morfológiák és{0}}keresztmetszetek | Hegesztési paraméterek | Hegesztés kialakítása | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(m/perc) | vw(mm/s) | f(Hz) | ||
|
|
5.0 | 30 | / | Alávágások és hegesztés nélküli hibák |
|
|
5.5 | 30 | / | Gyenge folytonosság, összeomlás és alávágások |
|
|
5.5 | 35 | / | Enyhe fröccsenések |
|
|
5.5 | 40 | / | Összeomlás és alávágás |
|
|
5.5 | 35 | 50 | Undercut |
|
|
5.5 | 35 | 100 | Jól formált |
|
|
5.5 | 35 | 150 | Nagy sarokszög-különbség és alávágási hibák |
|
|
5.5 | 35 | 200 |
Nagy sarokszög különbség |
