Quandu si cunnetta l'acciaiu à l'aluminiu, a reazzione trà l'atomi di Fe è Al durante u prucessu di cunnessione forma cumposti intermetallici fragili (IMC). A presenza di sti IMC limita a resistenza meccanica di a cunnessione, dunque hè necessariu cuntrullà a quantità di sti cumposti. A ragione di a furmazione di IMC hè chì a solubilità di Fe in Al hè scarsa. S'ella supera una certa quantità, pò influenzà e proprietà meccaniche di a saldatura. L'IMC anu proprietà uniche cum'è durezza, duttilità è tenacità limitate, è caratteristiche morfologiche. A ricerca hà trovu chì, paragunatu à altri IMC, u stratu IMC di Fe2Al5 hè largamente cunsideratu u più fragile (11,8± Fase IMC di 1,8 GPa), è hè ancu a ragione principale di a diminuzione di e proprietà meccaniche per via di u fallimentu di a saldatura. Questu articulu investiga u prucessu di saldatura laser à distanza di l'acciaiu IF è di l'aluminiu 1050 utilizendu un laser in modu d'anellu regulabile, è investiga in prufundità l'influenza di a forma di u fasciu laser nantu à a furmazione di cumposti intermetallici è e proprietà meccaniche. Aghjustendu u rapportu di putenza core/anellu, hè statu trovu chì in modu di conduzione, un rapportu di putenza core/anellu di 0,2 pò ottene una migliore superficia di legame di l'interfaccia di saldatura è riduce significativamente u spessore di Fe2Al5 IMC, migliorandu cusì a resistenza à u taglio di u giuntu.
Questu articulu introduce l'influenza di u laser in modu d'anellu regulabile nantu à a furmazione di cumposti intermetallici è e proprietà meccaniche durante a saldatura laser à distanza di l'acciaiu IF è di l'aluminiu 1050. I risultati di a ricerca indicanu chì in modu di conduzione, un rapportu di putenza core/anellu di 0,2 furnisce una superficia di ligame di l'interfaccia di saldatura più grande, chì hè riflessa da una resistenza massima à u taglio di 97,6 N/mm2 (efficienza di a giunzione di 71%). Inoltre, paragunatu à i fasci gaussiani cù un rapportu di putenza più grande di 1, questu riduce significativamente u spessore di u cumpostu intermetallicu Fe2Al5 (IMC) di u 62% è u spessore tutale IMC di u 40%. In u modu di perforazione, sò state osservate crepe è una resistenza à u taglio più bassa paragunatu à u modu di conduzione. Hè da nutà chì hè stata osservata una significativa raffinazione di u granu in a cucitura di saldatura quandu u rapportu di putenza core/anellu era 0,5.
Quandu r = 0, solu a putenza di u loop hè generata, mentre quandu r = 1, solu a putenza di u core hè generata.
Schema di u rapportu di putenza r trà a trave gaussiana è a trave anulare
(a) Apparatu di saldatura; (b) A prufundità è a larghezza di u prufilu di saldatura; (c) Schema di visualizazione di i paràmetri di u campione è di l'attrezzatura
Test MC: Solu in u casu di u fasciu gaussianu, a saldatura hè inizialmente in modu di conduzione superficiale (ID 1 è 2), è dopu passa à u modu di lockhole parzialmente penetrante (ID 3-5), cù l'apparizione di crepe evidenti. Quandu a putenza di l'anellu hè aumentata da 0 à 1000 W, ùn ci eranu crepe evidenti à ID 7 è a prufundità di l'arricchimentu di ferru era relativamente chjuca. Quandu a putenza di l'anellu aumenta à 2000 è 2500 W (ID 9 è 10), a prufundità di a zona ricca di ferru aumenta. Crepe eccessive à una putenza di l'anellu di 2500w (ID 10).
Test MR: Quandu a putenza di u core hè trà 500 è 1000 W (ID 11 è 12), a saldatura hè in modu di conduzione; Paragunendu ID 12 è ID 7, ancu s'è a putenza tutale (6000w) hè a listessa, ID 7 implementa un modu di foru di serratura. Questu hè duvutu à a diminuzione significativa di a densità di putenza à ID 12 per via di a caratteristica di u loop dominante (r = 0,2). Quandu a putenza tutale righjunghji 7500 W (ID 15), si pò ottene u modu di penetrazione cumpleta, è paragunatu à i 6000 W utilizati in ID 7, a putenza di u modu di penetrazione cumpleta hè significativamente aumentata.
Test IC: U modu cunduttu (ID 16 è 17) hè statu ottenutu à una putenza di u core di 1500w è una putenza di l'anellu di 3000w è 3500w. Quandu a putenza di u core hè di 3000w è a putenza di l'anellu hè trà 1500w è 2500w (ID 19-20), crepe evidenti appariscenu à l'interfaccia trà u ferru riccu è l'aluminiu riccu, furmendu un mudellu lucale di picculi fori penetranti. Quandu a putenza di l'anellu hè di 3000 è 3500w (ID 21 è 22), ottene un modu di bucu di serratura di penetrazione cumpleta.
Imagine trasversali rappresentative di ogni identificazione di saldatura sottu à un microscopiu otticu
Figura 4. (a) A relazione trà a resistenza à a trazione massima (UTS) è u rapportu di putenza in e prove di saldatura; (b) A putenza tutale di tutte e prove di saldatura
Figura 5. (a) Relazione trà u rapportu d'aspettu è l'UTS; (b) A relazione trà l'estensione è a prufundità di penetrazione è l'UTS; (c) Densità di putenza per tutte e prove di saldatura
Figura 6. (ac) Carta di contorni di indentazione di microdurezza Vickers; (df) Spettri chimichi SEM-EDS currispondenti per a saldatura in modu di conduzione rappresentativa; (g) Schema di l'interfaccia trà l'acciaiu è l'aluminiu; (h) Fe2Al5 è spessore IMC totale di e saldature in modu conduttivu
Figura 7. (ac) Carta di contorni di indentazione di microdurezza Vickers; (df) Spettru chimicu SEM-EDS currispundente per a saldatura in modu di perforazione di penetrazione lucale rappresentativa
Figura 8. (ac) Carta di contorni di indentazione di microdurezza Vickers; (df) Spettru chimicu SEM-EDS currispundente per a saldatura in modu di perforazione à penetrazione cumpleta rappresentativa
Figura 9. U graficu EBSD mostra a dimensione di i grani di a regione ricca di ferru (piastra superiore) in a prova di modalità di perforazione à penetrazione cumpleta, è quantifica a distribuzione di a dimensione di i grani.
Figura 10. Spettri SEM-EDS di l'interfaccia trà u ferru riccu è l'aluminiu riccu
Stu studiu hà investigatu l'effetti di u laser ARM nantu à a furmazione, a microstruttura è e proprietà meccaniche di l'IMC in giunti saldati à sovrapposizione dissimili in lega d'aluminiu IF acciaio-1050. U studiu hà cunsideratu trè modi di saldatura (modu di conduzione, modu di penetrazione lucale è modu di penetrazione cumpleta) è trè forme di fasciu laser selezziunate (fasciu gaussianu, fasciu anulare è fasciu anulare gaussianu). I risultati di a ricerca indicanu chì a selezzione di u rapportu di putenza adattatu di u fasciu gaussianu è di u fasciu anulare hè un parametru chjave per cuntrullà a furmazione è a microstruttura di u carbone modale internu, massimizendu cusì e proprietà meccaniche di a saldatura. In u modu di conduzione, un fasciu circulare cù un rapportu di putenza di 0,2 furnisce a megliu forza di saldatura (71% di efficienza di u giuntu). In u modu di perforazione, u fasciu gaussianu produce una maggiore prufundità di saldatura è un rapportu d'aspettu più altu, ma l'intensità di saldatura hè significativamente ridutta. U fasciu anulare cù un rapportu di putenza di 0,5 hà un impattu significativu nantu à u raffinamentu di i grani laterali di l'acciaiu in a cucitura di saldatura. Questu hè duvutu à a temperatura di piccu più bassa di a trave anulare chì porta à una velocità di raffreddamentu più rapida, è à l'effettu di restrizione di a crescita di a migrazione di u solutu d'Al versu a parte superiore di a saldatura nantu à a struttura di u granu. Ci hè una forte currelazione trà a microdurezza Vickers è a previsione di Thermo Calc di a percentuale di vulume di fase. Più grande hè a percentuale di vulume di Fe4Al13, più alta hè a microdurezza.
Data di publicazione: 25 di ghjennaghju di u 2024
