01 مقدمه
آلیاژ آلومینیوم 5A06 به دلیل استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی عالی به طور گسترده در صنایع خودروسازی، هوافضا و مخازن تحت فشار استفاده می شود. با این حال، رسانایی حرارتی بالا، ویسکوزیته کم و انعکاس بالا، جوشکاری لیزر را چالش برانگیز می کند، که اغلب منجر به شکل پذیری ضعیف و نقص شدید تخلخل می شود. در مقایسه با لیزر تک لیزری یا جوشکاری MIG، لیزر{4}}جوشکاری هیبریدی MIG جفت انرژی برتر، پایداری حوضچه مذاب و شکل پذیری را نشان می دهد و نفوذ عمیق و مقاومت در برابر تخلخل را بهبود می بخشد. با این وجود، برای آلیاژ آلومینیوم 5A06، تبخیر منیزیم و تغییرات حلالیت هیدروژن همچنان منجر به مشکلات تخلخل قابل توجهی میشود که نیاز به بررسی بیشتر در مورد مکانیسمهای تشکیل منافذ و بهینهسازی فرآیند است. این مطالعه بر روی آلیاژ آلومینیوم 5A06 با ضخامت 6.9 میلی متر، تجزیه و تحلیل ریزساختار، توزیع تخلخل، مکانیسم های تشکیل منافذ، و تغییرات ریزسختی اتصالات جوش داده شده تحت جوشکاری هیبریدی تمرکز دارد. همچنین ترکیب های مناسبی از سرعت جوش و قدرت لیزر را بررسی می کند.
02 بررسی اجمالی
این تحقیق به طور سیستماتیک خصوصیات ساختاری و مسائل مربوط به تخلخل اتصالات آلیاژ آلومینیوم 5A06 با ضخامت 6.9 میلی متر را تحت جوشکاری هیبریدی لیزر{3}}MIG تجزیه و تحلیل می کند. این نشان می دهد که سرعت جوش پارامتر کلیدی است که بر شکل پذیری، نرخ تخلخل و عملکرد مکانیکی تأثیر می گذارد. این مطالعه تخلخل را به عنوان نقص اولیه شناسایی می کند که توسط دو عامل اصلی ایجاد می شود: گاز هیدروژن که در طی انجماد سریع رسوب می کند و تبخیر منیزیم در دماهای بالا که حباب هایی را تشکیل می دهد. این منافذ عمدتاً در نیمه بالایی جوش متمرکز می شوند. وجود منافذ به طور قابل توجهی سختی مفصل را کاهش می دهد. در حالی که درشت شدن دانه باعث نرم شدن در ناحیه تحت تاثیر گرما (HAZ) می شود، نرم شدن در ناحیه جوش (WB) عمدتاً به دلیل منافذ است. این تحقیق نشان میدهد که تخلخل تأثیر بسیار بیشتری بر کاهش سختی نسبت به درشتشدن دانه دارد، به طوری که سختی موضعی تا 29 درصد از مقدار متوسط کاهش مییابد. سرعت های مختلف جوش مقایسه شد: خیلی کم (2 متر در دقیقه) منجر به تجمع منافذ و سختی کم شد، در حالی که خیلی زیاد (3.5 متر در دقیقه) منجر به منافذ ناشی از فرآیند{15} در ریشه جوش شد. سرعت جوشکاری بهینه 3 متر در دقیقه بود که به منافذ ریز، توزیع یکنواخت، نفوذ خوب و سختی بالاتر دست یافت.
03 ارقام و تجزیه و تحلیل
شکل 1 مورفولوژی ماکروسکوپی جوش تحت پارامترهای مختلف فرآیند را نشان می دهد. نفوذ خوب در سرعت های بین 2 تا 3.5 متر در دقیقه، با تشکیل جوش کامل و بدون ترک به دست آمد، که اثربخشی جوشکاری هیبریدی لیزر{4}MIG را در مقایسه با MIG به تنهایی برجسته می کند.
شکل 2 ویژگی های ریزساختاری اتصالات جوش داده شده را نشان می دهد، از جمله منطقه جوش (WB)، منطقه متاثر از حرارت (HAZ) و فلز پایه (BM). ناحیه جوش عمدتاً از دندریتهای هم محور تشکیل شده است که دانههای آن از ستونی به هم محور در نزدیکی خط همجوشی تغییر میکنند. منافذ متالورژیکی 29-52 میکرومتر در WB مشاهده شد.
شکل 3 توزیع منافذ را در مناطق مختلف نشان می دهد. منافذ در جوش فوقانی (منطقه A) در درجه اول متالورژیکی هستند که به دلیل انسداد خروج حباب در طول انجماد ایجاد می شوند.
شکل 4 توزیع ریزسختی را در میان اتصالات جوش نشان می دهد. هر دو WB و HAZ نرم شدن را نشان دادند و منافذ تأثیر بیشتری بر کاهش سختی نسبت به درشت شدن دانه داشتند. سرعت های جوشکاری بالاتر، متوسط سختی را افزایش داد و سختی کمی بالاتر در نواحی جوش بالایی مشاهده شد.
04 نتیجه گیری
این مطالعه بر روی اتصالات آلیاژ آلومینیوم 5A06 با ضخامت 6.9 میلی متر تحت جوشکاری هیبریدی لیزر{3}}MIG نتایج زیر را ارائه می دهد:
1. جوشکاری هیبریدی لیزر{1}}MIG به نفوذ خوبی بین 2 تا 3.5 متر در دقیقه دست می یابد و کیفیت جوش را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.
2. منافذ عمدتاً در ناحیه جوش فوقانی متمرکز می شوند که ناشی از بارش هیدروژن و تبخیر منیزیم است. تخلخل تأثیر بیشتری در نرم شدن مفاصل نسبت به درشت شدن دانه دارد.
3. پارامترهای بهینه: توان لیزر 4.5 کیلو وات و سرعت جوش 3 متر در دقیقه، تولید تخلخل کم، اندازه منافذ کوچک، و توزیع میکروسختی مطلوب.
4. کنترل مناسب فرآیند (تمیز کردن سطح، گاز محافظ و بهینه سازی سرعت جوشکاری) برای کاهش تخلخل و بهبود عملکرد جوش ضروری است.
مرجع
انتشار اصلی: مجله فرآیندهای تولید، https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011
