01 Sissejuhatus
5A06 alumiiniumisulamit kasutatakse laialdaselt autotööstuses, kosmosetööstuses ja surveanumate tööstuses tänu selle suurele tugevusele ja suurepärasele korrosioonikindlusele. Kuid selle kõrge soojusjuhtivus, madal viskoossus ja kõrge peegeldusvõime muudavad laserkeevitamise keeruliseks, põhjustades sageli halva vormitavuse ja tõsiseid poorsusdefekte. Võrreldes ühe laser- või MIG-keevitusega näitab laser-MIG-hübriidkeevitus paremat energiaühendust, sulabasseini stabiilsust ja vormitavust, parandades sügavat läbitungimist ja vastupidavust poorsusele. Sellele vaatamata põhjustavad 5A06 alumiiniumisulami puhul magneesiumi aurustumine ja vesiniku lahustuvuse muutused endiselt olulisi poorsusprobleeme, mistõttu on vaja täiendavalt uurida pooride moodustumise mehhanisme ja protsessi optimeerida. See uuring keskendub 6,9 mm paksusele 5A06 alumiiniumsulamile, analüüsides hübriidkeevitusel keevisliidete mikrostruktuuri, poorsuse jaotust, pooride moodustumise mehhanisme ja mikrokõvaduse variatsioone. Samuti uuritakse sobivaid keevituskiiruse ja laseri võimsuse kombinatsioone.
02 Ülevaade
Uurimistöös analüüsitakse süstemaatiliselt 6,9 mm paksuste 5A06 alumiiniumsulamist liigendite konstruktsiooniomadusi ja poorsusega seotud probleeme laser-MIG-hübriidkeevitusel. See näitab, et keevituskiirus on vormitavust, poorsuse määra ja mehaanilist jõudlust mõjutav põhiparameeter. Uuring tuvastab poorsuse kui peamise defekti, mille põhjustavad kaks peamist tegurit: gaasilise vesiniku sadestumine kiire tahkumise ajal ja magneesiumi aurustumine kõrgel temperatuuril, moodustades mullid. Need poorid on peamiselt koondunud keevisõmbluse ülemisse poolde. Pooride olemasolu vähendab oluliselt liigeste kõvadust. Kui terade karestumine põhjustab kuumuse{9}}mõjutsoonis (HAZ) pehmenemist, siis keevisõmbluse tsoonis (WB) on pehmenemine peamiselt tingitud pooridest. Uuringus rõhutatakse, et poorsus mõjutab kõvaduse vähenemist palju rohkem kui tera karestumine, kusjuures kohalik kõvadus langeb nii madalale kui 29% keskmisest väärtusest. Võrreldi erinevaid keevituskiirusi: liiga madal (2 m/min) põhjustas pooride koondumise ja madala kõvaduse, samas kui liiga kõrge (3,5 m/min) viis protsessi -indutseeritud pooride tekkeni keevisõmbluse juurtes. Optimaalseks keevituskiiruseks leiti 3 m/min, millega saavutati peened ühtlaselt jaotunud poorid, hea läbitung ja suurem kõvadus.
03 Joonised ja analüüs
Joonis 1 illustreerib keevisõmbluste makroskoopilist morfoloogiat erinevate protsessiparameetrite juures. Hea läbitung saavutati kiirustel 2–3,5 m/min, täieliku keevisõmbluse moodustumise ja pragudeta, mis tõstab esile laser-MIG-hübriidkeevituse tõhususe võrreldes ainult MIG-ga.
Joonisel 2 on näidatud keevisliidete mikrostruktuurilised omadused, sealhulgas keevistsoon (WB), soojus{1}}mõjutatud tsoon (HAZ) ja mitteväärismetall (BM). Keevisõmbluse tsoon koosneb peamiselt ühtlastest dendriitidest, mille terad on sulamisjoone lähedal üleminekul sammastest võrdseteljelisteks. WB-s täheldati metallurgilisi poore suurusega 29–52 μm.
Joonisel 3 on näidatud pooride jaotus erinevates piirkondades. Ülemise keevisõmbluse (piirkond A) poorid on peamiselt metallurgilised, mis on tekkinud mullide väljapääsu takistamise tõttu tahkestumise ajal.
Joonisel 4 on näidatud mikrokõvaduse jaotus keevisliidete vahel. Nii WB kui ka HAZ näitasid pehmenemist, kusjuures poorid avaldasid kõvaduse vähenemisele suuremat mõju kui tera jämendamine. Suuremad keevituskiirused suurendasid keskmist kõvadust, veidi kõrgemat kõvadust täheldati keevisõmbluse ülemistes piirkondades.
04 Järeldus
See uuring 6,9 mm paksuste 5A06 alumiiniumsulamist liigendite kohta laser-MIG-hübriidkeevitusel annab järgmised järeldused.
1. Laser-MIG-hübriidkeevitus saavutab hea läbivuse vahemikus 2–3,5 m/min, parandades oluliselt keevisõmbluse kvaliteeti.
2. Poorid koonduvad peamiselt ülemisse keevisõmbluse piirkonda, mis on põhjustatud vesiniku sadestumisest ja magneesiumi aurustumisest. Poorsusel on suurem mõju vuugi pehmenemisele kui terade jämetamisel.
3. Optimaalsed parameetrid: laseri võimsus 4,5 kW ja keevituskiirus 3 m/min, mille tulemuseks on madal poorsus, väike pooride suurus ja soodne mikrokõvaduse jaotus.
4. Protsessi nõuetekohane juhtimine (pinna puhastamine, kaitsegaas ja keevituskiiruse optimeerimine) on poorsuse vähendamiseks ja keevisõmbluse jõudluse parandamiseks hädavajalikud.
Viide
Algne väljaanne: Journal of Manufacturing Processes, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011
