Abstrakti
Hitsausliitoksen mekaaninen ominaisuus on olennainen ja kriittinen tekijä magnesiumseoksen laajalle käytölle komponenttien valmistuksessa. Tässä tutkimuksessa tutkittiin värähtelevän laserin ja Gd-jauheen lisäyksen synergistisiä vaikutuksia laser-MIG-hybridihitsattujen magnesiumseosliitosten sitkeyteen. Lisäksi sitkeysparannusmekanismi selvitettiin raelaadun ja halkeamien etenemiskäyttäytymisen perusteella. Saumavenymä lisääntyi 145,3 % verrattuna ei--värähtelevään laserhitsaukseen. Värähtelevän laserin sekoitusvaikutus ja korkeassa -sulamispisteessä -sulavien saostuneiden faasien (Mg, Al) yhdistäminen2Gd johti viljan jalostukseen. Hitsin plastinen anisotropia väheni satunnaistetun raeorientaation johdosta, jonka indusoi homogeeninen hitsin mikrorakenne. Näin ollen 〈c + a〉 Dislokaatioliukumista parannettiin, mikä oli avaintekijä plastisuuden parantamisessa. Halkeaman etenemisprosessin aikana raesuuntaa pyöritettiin kaksosilla ja vierekkäisten rakeiden geometrinen yhteensopivuus parani. Tämän seurauksena halkeamien eteneminen raerajaa pitkin estyi tehokkaasti. Tämän tutkimuksen havainnot edistävät värähtelevän laserin kehittämistä tehonsyöttöhitsaustekniikalla ja tarjoavat arvokkaan referenssin magnesiumseoksesta valmistettujen hitsausliitosten taipuisuuden parantamiseen.
Kuva. 1. Kaaviokaavio värähtelevästä laser-MIG-hybridi Gd tehotäyttöhitsausprosessista.
Taulukko 2. Oskilloiva laser-MIG-hybridi Gd tehotäyttöhitsauksen parametrit.
| Hitsausparametrit | arvot |
|---|---|
| Laser tehoP(kW) | 2.2 |
| Langan syöttönopeusvf(m/min) | 5.0, 5.5 |
| Hitsausnopeusvw(mm/s) | 30, 35, 40 |
| Laserin värähtelytaajuusf(Hz) | 50, 100, 150, 200 |
| Laservärähtelevä halkaisijaD(mm) | 1 |
| Jauhesyöttölaitteen pyörimisnopeusvr(l/min) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| Kantokaasun virtausnopeus jauheen syöttölaitteessavc(rpm) |
6.0, 7.5, 9.0
|
Uusi hitsauksen läpimurto parantaa merkittävästi magnesiumseoksen taipuisuutta
Tutkimusryhmä on paljastanut merkittävän edistyksen magnesiumseoksen hitsauksessa, mikä osoittaa, että värähtelevän laserteknologian ja gadolinium (Gd) -jauheen lisäyksen yhdistelmä voi dramaattisesti parantaa laser-MIG-hybridihitsattujen liitosten taipuisuutta.
Magnesiumseokset arvostetaan niiden keveysominaisuuksien vuoksi, mutta niillä on usein rajoituksia hitsin huonon sitkeyden vuoksi. Uusi tutkimus osoittaa, että nivelen venymistä voidaan parantaa145%verrattuna perinteiseen ei-{0}}värähtelevään laserhitsaukseen.
Tutkijoiden mukaan parannus johtuuviljan jalostusja muutoksia sisäänhalkeamien leviämiskäyttäytyminen. Värähtelevä laser luo sekoittavan vaikutuksen, kun taas korkean -sulamispisteen- (Mg,Al)₂Gd saostumat auttavat hiomaan mikrorakennetta. Tämä prosessi vähentää plastista anisotropiaa satunnaistamalla rakeiden suuntausta, mikä tehostaa kriittisen 〈c + a〉 dislokaatioliukuman aktivoitumista -, joka on parantuneen plastisuuden avainmekanismi.
Lisäksi halkeaman leviämisen aikana rakeiden suuntaus pyörii twinning-toiminnan kautta, mikä lisää geometrista yhteensopivuutta viereisten jyvien välillä. Tämä estää tehokkaasti halkeamia kulkemasta raerajoja pitkin.
Löydökset tarjoavat uusia oivalluksia värähtelevään-laser-hitsaukseen jauheensyötöllä ja tarjoavat lupaavan tavan parantaa magnesiumseoskomponenttien mekaanista suorituskykyä teollisuudessa.
Hitsauksen jälkeen näytteet valmistettiin metallurgista, pyyhkäisyelektronimikroskooppia (SEM), elektronien takaisin-hajadiffraktiota (EBSD), transmissioelektronimikroskooppia (TEM) ja mekaanista ominaisuusanalyysiä varten. Näyte hiottiin ensin metallografisilla hiekkapapereilla, kiillotettiin ja sitten korrodoitiin syövyttävillä liuoksilla hitsin mikrorakenteen tutkimiseksi. EBSD-näytteet kiillotettiin elektrolyyttisesti liuoksessa, joka sisälsi n-butanoli-metanoliperkloraattia suhteessa 6:34:60. Näytteitä kiillotettiin 25 s -20 asteessa jännitteellä 25 V ja virralla 0,6 A. Vetokokeet suoritettiin kuormitusnopeudella 2,0 mm/min ja tulokset saatiin laskemalla kolmen näytteen keskiarvo. Halkeaman etenemiskäyttäytymisen tutkimiseksi valittiin yksi-reuna lovettu veto (SENT) -näytteet ja erityiset loven kärjet valmistettiin hitsausalueelle.
3. Tulokset
3.1. Hitsauksen morfologiat
Värähtelevä laser voisi parantaa hitsin muodostumista ja poistaa tehokkaasti hitsausvirheet. Taulukko 3 näyttää hitsin ja poikkileikkauksen morfologiat eri prosesseilla laser-MIG-hybridihitsauksessa. Laser-MIG-hybridihitsaus koostui leveästä ja matalasta kaarivyöhykkeestä yläosassa ja syvästä ja kapeasta laservyöhykkeestä alaosassa. Kun langan syöttönopeus oli 5,0 m/min, hitsin takana havaittiin alileikkaus- ja hitsaamattomia vikoja, kuten taulukon 3 kuvassa (a) esitetään. Samalla kun langansyöttönopeutta nostettiin, hitsaamattomat viat voitiin vaimentaa. Hitsauksen jatkuvuus oli kuitenkin huono, koska alileikkauksia oli jäljellä. Ja romahdusvirhe voitiin havaita hitsin etupuolella, kuten taulukon 3 kuvassa (b) näkyy. Hitsausnopeutta lisättäessä hitsaus ja sen poikkileikkauksen muoto eivät olleet vikoja, mutta hitsin pinnalla voitiin havaita pieniä roiskeita, kuten taulukon 3 40 A-hitsausnopeuden lisääntynyt kuva (c) osoittaa. muodostuminen heikkeni huomattavasti romahtamisen ja alihalkaisun myötä. Huomattava hitsin leveyden pieneneminen havaittiin, kuten on havainnollistettu kuviossa (d).
Taulukko 3.
Taulukko 3. Hitsauksen morfologiat ja poikkileikkaukset- eri hitsausprosesseilla.
| Hitsauksen morfologiat ja{0}}poikkileikkaukset | Hitsausparametrit | Hitsauksen muodostus | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(m/min) | vw(mm/s) | f(Hz) | ||
|
|
5.0 | 30 | / | Poikkileikkaukset ja hitsaamattomat viat |
|
|
5.5 | 30 | / | Huono jatkuvuus, romahdus ja alihalvaukset |
|
|
5.5 | 35 | / | Pieniä roiskeita |
|
|
5.5 | 40 | / | romahtaa ja alittaa |
|
|
5.5 | 35 | 50 | Undercut |
|
|
5.5 | 35 | 100 | Hyvin muotoiltu |
|
|
5.5 | 35 | 150 | Suuri kulmakulmaero ja alileikkausvirheet |
|
|
5.5 | 35 | 200 |
Suuri kulmakulmaero |
