چکیده
خواص مکانیکی اتصالات جوش داده شده یک عامل ضروری و حیاتی برای کاربرد گسترده آلیاژ منیزیم در ساخت قطعات است. در این مطالعه، اثرات هم افزایی لیزر نوسانی و افزودن پودر Gd بر شکلپذیری اتصالات آلیاژ منیزیم جوشی هیبریدی MIG مورد بررسی قرار گرفت. علاوه بر این، مکانیسم افزایش شکلپذیری بر اساس پالایش دانه و رفتار انتشار ترک توضیح داده شد. ازدیاد طول اتصال در مقایسه با جوشکاری لیزر غیر نوسانی 145.3 درصد افزایش یافت. اثر تکان دهنده لیزر نوسانی و تجمع فازهای رسوبی با نقطه ذوب بالا (Mg, Al)2Gd منجر به پالایش دانه شد. ناهمسانگردی پلاستیک جوش به دلیل جهت گیری دانه تصادفی، که توسط ریزساختار جوش همگن القا شد، کاهش یافت. در نتیجه، فعال سازی 〈c + a〉 لغزش دررفتگی افزایش یافت که عامل کلیدی برای بهبود انعطاف پذیری بود. در طول فرآیند انتشار ترک، جهتگیری دانهها توسط دوقلو چرخانده شد و سازگاری هندسی دانههای مجاور بهبود یافت. در نتیجه، انتشار ترک در امتداد مرز دانه به طور موثر مانع شد. یافتههای این مطالعه به پیشرفت لیزر نوسانی با فناوری جوشکاری تغذیه قدرت کمک میکند و مرجع ارزشمندی برای افزایش شکلپذیری اتصالات جوشی آلیاژ منیزیم است.
شکل. 1. نمودار شماتیک لیزر نوسانی-فرآیند جوشکاری پر کردن توان هیبریدی MIG Gd.
جدول 2. پارامترهای جوشکاری پرکننده برق هیبریدی MIG Gd با لیزر نوسانی.
| پارامترهای جوشکاری | ارزش ها |
|---|---|
| قدرت لیزرP(کیلووات) | 2.2 |
| سرعت تغذیه سیمvf(متر/دقیقه) | 5.0, 5.5 |
| سرعت جوشvw(mm/s) | 30, 35, 40 |
| فرکانس نوسان لیزریf(هرتز) | 50, 100, 150, 200 |
| قطر نوسان لیزریD(میلی متر) | 1 |
| سرعت چرخش فیدر پودرvr(L/min) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| نرخ جریان گاز حامل فیدر پودرvc(دور در دقیقه) |
6.0, 7.5, 9.0
|
پیشرفت جدید جوشکاری به طور چشمگیری شکل پذیری آلیاژ منیزیم را افزایش می دهد
یک تیم تحقیقاتی از پیشرفت قابل توجهی در جوشکاری آلیاژ منیزیم پرده برداری کرده است که نشان می دهد ترکیبی از فناوری لیزر نوسانی و افزودن پودر گادولینیوم (Gd) می تواند شکل پذیری اتصالات جوش داده شده هیبریدی لیزر-MIG را به طور چشمگیری افزایش دهد.
آلیاژهای منیزیم به دلیل ویژگیهای سبک وزنشان ارزشمند هستند، اما اغلب به دلیل شکلپذیری ضعیف جوش با محدودیتهایی مواجه هستند. مطالعه جدید نشان می دهد که ازدیاد طول مفصل را می توان با145%در مقایسه با جوشکاری لیزر غیر نوسانی معمولی-.
به گفته محققان، این بهبود ناشی ازپالایش دانهو تغییرات دررفتار انتشار ترک. لیزر نوسانی یک اثر همزن ایجاد می کند، در حالی که رسوبات با نقطه ذوب بالا (Mg,Al)2Gd به پالایش ریزساختار کمک می کند. این فرآیند با تصادفی کردن جهت دانه، ناهمسانگردی پلاستیک را کاهش می دهد، که باعث افزایش فعال شدن لغزش نابجایی بحرانی 〈c + a〉 - مکانیزم کلیدی برای بهبود انعطاف پذیری می شود.
علاوه بر این، در طول انتشار ترک، جهت گیری دانه از طریق دوقلویی می چرخد و سازگاری هندسی بین دانه های همسایه را افزایش می دهد. این به طور موثر مانع از حرکت ترک ها در امتداد مرزهای دانه می شود.
این یافتهها بینشهای جدیدی را در مورد جوشکاری نوسانی-لیزر- با تغذیه پودر ارائه میدهند و یک مسیر امیدوارکننده برای بهبود عملکرد مکانیکی اجزای آلیاژ منیزیم در صنعت ارائه میدهند.
پس از جوشکاری، نمونهها برای متالورژی، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش الکترونی معکوس{0}(EBSD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و آنالیز خواص مکانیکی آماده شدند. نمونه ابتدا با کاغذ سنباده متالوگرافی آسیاب شد، صیقل داده شد و سپس با محلول های خورنده خورده شد تا ریزساختار جوش بررسی شود. نمونه های EBSD به صورت الکترولیتی در محلولی حاوی n-بوتانول متانول پرکلرات با نسبت 6:34:60 پرداخت شدند. نمونه ها به مدت 25 ثانیه در دمای 20- درجه با ولتاژ 25 ولت و جریان 0.6 A پرداخت شدند. آزمایش های کششی با نرخ بارگذاری 2.0 میلی متر در دقیقه انجام شد و نتایج با محاسبه میانگین سه نمونه به دست آمد. برای مطالعه رفتار انتشار ترک، نمونههای کششی بریدگی تک لبه (SENT) انتخاب شدند و نوکهای شکافی خاص در ناحیه جوش ساخته شدند.
3. نتایج
3.1. مورفولوژی جوش
لیزر نوسانی می تواند شکل گیری جوش را بهبود بخشد و عیوب جوش را به طور موثر برطرف کند. جدول 3 مورفولوژی های جوش و مقطع{2}}را با فرآیندهای مختلف در جوشکاری هیبریدی لیزر-MIG نشان می دهد. جوش هیبریدی لیزر{5}}MIG از یک ناحیه قوس پهن و کم عمق در بالا و یک ناحیه لیزری عمیق و باریک در پایین تشکیل شده است. هنگامی که سرعت تغذیه سیم 5.0 متر در دقیقه بود، عیوب زیر برش و جوش نشده در پشت جوش مشاهده شد، همانطور که در شکل (الف) جدول 3 نشان داده شده است. با افزایش سرعت تغذیه سیم، می توان عیوب جوش نشده را سرکوب کرد. با این حال، تداوم جوش ضعیف بود و زیر بریدگی ها باقی مانده بود. همانطور که در شکل (ب) جدول 3 نشان داده شده است، می توان نقص فروپاشی را در سمت جلوی جوش مشاهده کرد. همانطور که در شکل (ج) از شکل 4، با افزایش سرعت جوش به میلی متر، جوش و شکل مقطع آن بدون نقص بود، همانطور که در شکل (ج) از شکل 4 میلی متر/3 افزایش می یابد، می توان آن را در قسمت جلوی جوش مشاهده کرد. به طور قابل توجهی با فروریختن و زیر بریدگی خراب شد. کاهش قابل توجهی در عرض جوش مشاهده شد، همانطور که در شکل (د) نشان داده شده است
جدول 3.
جدول 3. مورفولوژی و مقاطع{1} جوش با فرآیندهای مختلف جوشکاری.
| مورفولوژی جوش و مقاطع{0}} | پارامترهای جوشکاری | تشکیل جوش | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(متر/دقیقه) | vw(mm/s) | f(هرتز) | ||
|
|
5.0 | 30 | / | زیر برش ها و عیوب جوش نشده |
|
|
5.5 | 30 | / | تداوم ضعیف، فروپاشی و زیراندازی |
|
|
5.5 | 35 | / | پاشش خفیف |
|
|
5.5 | 40 | / | فرو ریختن و زیر برید |
|
|
5.5 | 35 | 50 | آندرکات |
|
|
5.5 | 35 | 100 | خوب شکل گرفته |
|
|
5.5 | 35 | 150 | تفاوت زاویه گوشه بزرگ و نقص های آندرکات |
|
|
5.5 | 35 | 200 |
تفاوت زاویه گوشه بزرگ |
