Anotacija
Mechaninė suvirintų jungčių savybė yra esminis ir kritinis veiksnys plačiai naudojant magnio lydinį komponentų gamyboje. Šiame tyrime buvo ištirtas svyruojančio lazerio ir Gd miltelių pridėjimo sinerginis poveikis lazerinių -MIG hibridinių suvirintų magnio lydinio jungčių lankstumui. Be to, plastiškumo didinimo mechanizmas buvo išaiškintas remiantis grūdelių rafinuotumu ir plyšių plitimo elgesiu. Jungties pailgėjimas padidėjo 145,3 %, palyginti su ne-svyruojančiu lazeriniu suvirinimu. Virpesinio lazerio maišymo efektas ir aukšto -lydymosi- nusodintų fazių (Mg, Al) agregacija2Gd lėmė grūdų rafinavimą. Suvirinimo siūlės plastinė anizotropija sumažėjo dėl atsitiktinės grūdelių orientacijos, kurią sukėlė homogeninė siūlės mikrostruktūra. Vadinasi, aktyvavus 〈c + a〉 buvo padidintas dislokacijos slydimas, kuris buvo pagrindinis veiksnys gerinant plastiškumą. Plyšio plitimo proceso metu grūdelių orientacija buvo sukama dvyniais ir pagerėjo gretimų grūdelių geometrinis suderinamumas. Dėl to įtrūkimų plitimas išilgai grūdų ribos buvo veiksmingai trukdomas. Šio tyrimo išvados prisideda prie virpamojo lazerio pažangos su galios tiekimo suvirinimo technologija ir yra vertinga nuoroda, kaip padidinti magnio lydinio suvirintų jungčių lankstumą.
Pav
2 lentelė. Svyruojančio lazerio-MIG hibridinio Gd galios užpildymo suvirinimo parametrai.
| Suvirinimo parametrai | vertybes |
|---|---|
| Lazerio galiaP(kW) | 2.2 |
| Vielos padavimo greitisvf(m/min.) | 5.0, 5.5 |
| Suvirinimo greitisvw(mm/s) | 30, 35, 40 |
| Lazerio virpesių dažnisf(Hz) | 50, 100, 150, 200 |
| Lazerio virpesių skersmuoD(mm) | 1 |
| Miltelių tiektuvo sukimosi greitisvr(l/min.) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| Miltelių tiektuvo nešiklio dujų srautasvc(rpm) |
6.0, 7.5, 9.0
|
Naujas suvirinimo proveržis žymiai padidina magnio lydinio lankstumą
Mokslininkų komanda atskleidė didelę pažangą magnio lydinio suvirinimo srityje, parodydama, kad svyruojančių lazerių technologijos ir gadolinio (Gd) miltelių pridėjimo derinys gali žymiai padidinti lazerio ir MIG hibridinių suvirintų jungčių lankstumą.
Magnio lydiniai vertinami dėl savo lengvų savybių, tačiau dažnai susiduria su apribojimais dėl prasto suvirinimo plastiškumo. Naujasis tyrimas rodo, kad sąnario pailgėjimą galima pagerinti145%palyginti su įprastu ne{0}}svyruojančiu lazeriniu suvirinimu.
Tyrėjų teigimu, pagerėjimas kyla išgrūdų rafinavimasir pokyčiusįtrūkimų plitimo elgesys. Virpesinis lazeris sukuria maišymo efektą, o aukštos -lydymosi- (Mg, Al)₂Gd nuosėdos padeda patobulinti mikrostruktūrą. Šis procesas sumažina plastinę anizotropiją atsitiktinai parinkdamas grūdelių orientaciją, o tai sustiprina kritinio 〈c + a〉 dislokacijos slydimo aktyvavimą -, kuris yra pagrindinis geresnio plastiškumo mechanizmas.
Be to, plyšių plitimo metu grūdelių orientacija sukasi susidvynių būdu, padidindama gretimų grūdelių geometrinį suderinamumą. Tai veiksmingai trukdo įtrūkimams judėti išilgai grūdų ribų.
Išvados suteikia naujų įžvalgų apie virpamojo -lazerinio-suvirinimo naudojant miltelius padavimą ir yra perspektyvus būdas pagerinti magnio lydinio komponentų mechanines savybes pramonėje.
Po suvirinimo pavyzdžiai buvo paruošti metalurginiam, skenuojančiam elektronų mikroskopui (SEM), elektronų atgal{0}}išsklaidytai difrakcijai (EBSD), perdavimo elektronų mikroskopui (TEM) ir mechaninių savybių analizei. Bandinys pirmiausia buvo šlifuotas metalografiniu švitriniu popieriumi, poliruotas, o paskui korozijos tirpalais, siekiant ištirti suvirinimo mikrostruktūrą. EBSD mėginiai buvo elektrolitiškai poliruoti tirpale, kuriame buvo n-butanolio metanolio perchloratas, atitinkamai 6:34:60. Mėginiai buvo poliruoti 25 s –20 laipsnių temperatūroje, esant 25 V įtampai ir 0,6 A srovei. Tempimo bandymai buvo atlikti esant 2,0 mm/min apkrovos greičiui, o rezultatai gauti skaičiuojant trijų mėginių vidurkį. Norint ištirti įtrūkimų plitimą, buvo atrinkti vieno kraštinio įpjovos tempimo (SENT) bandiniai ir suvirinimo zonoje pagaminti konkretūs įpjovos antgaliai.
3. Rezultatai
3.1. Suvirinimo morfologijos
Svyruojantis lazeris gali pagerinti suvirinimo siūlių susidarymą ir efektyviai pašalinti suvirinimo defektus. 3 lentelėje parodyta suvirinimo ir skerspjūvio morfologija naudojant skirtingus lazerinio-MIG hibridinio suvirinimo procesus. Lazerinis-MIG hibridinis suvirinimas buvo sudarytas iš plačios ir seklios lanko zonos viršuje ir gilios bei siauros lazerio zonos apačioje. Kai vielos padavimo greitis buvo 5,0 m/min, suvirinimo siūlės gale buvo pastebėti įpjovimai ir nesuvirinti defektai, kaip parodyta 3 lentelės (a) pav. Didinant vielos padavimo greitį, nesuvirintus defektus galima nuslopinti. Tačiau suvirinimo tęstinumas buvo prastas, nes liko įpjovimų. Suvirinimo siūlės priekinėje pusėje buvo galima pastebėti įtrūkimo defektą, kaip parodyta 3 lentelės (b) pav. Didinant suvirinimo greitį, siūlė ir jos skerspjūvio forma buvo be defektų, tačiau ant suvirinimo paviršiaus buvo galima pastebėti nedidelių purslų, kaip parodyta 3 lentelės (c) pav. formavimas pastebimai pablogėjo dėl kolapso ir įpjovimo. Pastebėtas pastebimas suvirinimo pločio sumažėjimas, kaip parodyta (d) pav
3 lentelė.
3 lentelė. Skirtingų suvirinimo procesų suvirinimo morfologijos ir{1}}skerspjūviai.
| Suvirinimo morfologijos ir{0}}skerspjūviai | Suvirinimo parametrai | Suvirinimo formavimas | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(m/min.) | vw(mm/s) | f(Hz) | ||
|
|
5.0 | 30 | / | Įpjovimai ir nesuvirinti defektai |
|
|
5.5 | 30 | / | Prastas tęstinumas, žlugimas ir sumažinimai |
|
|
5.5 | 35 | / | Nedideli purslai |
|
|
5.5 | 40 | / | Sugriūti ir sumažinti |
|
|
5.5 | 35 | 50 | Sumažintas |
|
|
5.5 | 35 | 100 | Gerai suformuotas |
|
|
5.5 | 35 | 150 | Didelis kampo kampų skirtumas ir įpjovimo defektai |
|
|
5.5 | 35 | 200 |
Didelis kampo kampo skirtumas |
