Abstrakts
Metināto savienojumu mehāniskās īpašības ir būtisks un kritisks faktors magnija sakausējuma plašai pielietošanai detaļu ražošanā. Šajā pētījumā tika pētīta oscilējošā lāzera un Gd pulvera pievienošanas sinerģiskā ietekme uz lāzera-MIG hibrīda metināto magnija sakausējuma savienojumu elastību. Turklāt elastības uzlabošanas mehānisms tika noskaidrots, pamatojoties uz graudu izsmalcinātību un plaisu izplatīšanās uzvedību. Salīdzinot ar ne-oscilējošu lāzermetināšanu, savienojuma pagarinājums tika palielināts par 145,3%. Oscilējošā lāzera maisīšanas efekts un augsta -kušanas- izgulsnēto fāžu (Mg, Al) agregācija2Gd radīja graudu rafinēšanu. Metinātās šuves plastiskā anizotropija tika samazināta nejaušinātās graudu orientācijas dēļ, ko izraisīja viendabīgā metinājuma mikrostruktūra. Līdz ar to 〈 aktivizēšanac + a〉 tika uzlabota dislokācijas slīdēšana, kas bija galvenais plastiskuma uzlabošanas faktors. Plaisas izplatīšanās procesā graudu orientācija tika pagriezta ar dvīņu palīdzību un tika uzlabota blakus esošo graudu ģeometriskā savietojamība. Līdz ar to plaisu izplatīšanās gar graudu robežu tika efektīvi kavēta. Šī pētījuma atklājumi veicina oscilējošā lāzera ar jaudas padeves metināšanas tehnoloģiju attīstību un sniedz vērtīgu atsauci magnija sakausējuma metināto savienojumu elastības uzlabošanai.
Fig
2. tabula. Oscilējošā lāzera-MIG hibrīda Gd jaudas uzpildes metināšanas parametri.
| Metināšanas parametri | vērtības |
|---|---|
| Lāzera jaudaP(kW) | 2.2 |
| Stieples padeves ātrumsvf(m/min) | 5.0, 5.5 |
| Metināšanas ātrumsvw(mm/s) | 30, 35, 40 |
| Lāzera svārstību frekvencef(Hz) | 50, 100, 150, 200 |
| Lāzera oscilācijas diametrsD(mm) | 1 |
| Pulvera padeves rotācijas ātrumsvr(l/min) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| Pulvera padeves nesējgāzes plūsmas ātrumsvc(apgr./min.) |
6.0, 7.5, 9.0
|
Jauns metināšanas sasniegums ievērojami palielina magnija sakausējuma elastību
Pētnieku grupa ir atklājusi ievērojamu progresu magnija sakausējuma metināšanā, parādot, ka oscilējošā lāzera tehnoloģijas un gadolīnija (Gd) pulvera pievienošanas kombinācija var ievērojami uzlabot lāzera-MIG hibrīda metināto savienojumu elastību.
Magnija sakausējumi tiek novērtēti to vieglo īpašību dēļ, taču bieži tie saskaras ar ierobežojumiem sliktas metināšanas elastības dēļ. Jaunais pētījums liecina, ka locītavas pagarinājumu var uzlabot ar145%salīdzinot ar parasto ne{0}}oscilējošo lāzermetināšanu.
Pēc pētnieku domām, uzlabojumi nāk nograudu rafinēšanaun izmaiņasplaisu izplatīšanās uzvedība. Svārstošais lāzers rada maisīšanas efektu, savukārt augstas -kušanas- (Mg, Al)₂Gd nogulsnes palīdz uzlabot mikrostruktūru. Šis process samazina plastisko anizotropiju, randomizējot graudu orientāciju, kas uzlabo kritiskās 〈c + a〉 dislokācijas slīdēšanas - aktivizēšanos, kas ir galvenais uzlabotas plastiskuma mehānisms.
Turklāt plaisu izplatīšanās laikā graudu orientācija rotē, izmantojot sadraudzību, palielinot blakus esošo graudu ģeometrisko savietojamību. Tas efektīvi novērš plaisu pārvietošanos gar graudu robežām.
Rezultāti sniedz jaunu ieskatu metināšanā ar oscilējošu -lāzeru- ar pulvera padevi un ir daudzsološs veids magnija sakausējuma komponentu mehāniskās veiktspējas uzlabošanai rūpniecībā.
Pēc metināšanas paraugi tika sagatavoti metalurģijas, skenējošā elektronu mikroskopa (SEM), elektronu atpakaļ{0}}izkliedētās difrakcijas (EBSD), transmisijas elektronu mikroskopa (TEM) un mehānisko īpašību analīzei. Paraugu vispirms noslīpēja ar metalogrāfiskiem smilšpapīriem, pulēja un pēc tam korozēja ar korozīviem šķīdumiem, lai pārbaudītu metinājuma mikrostruktūru. EBSD paraugi tika elektrolītiski pulēti šķīdumā, kas satur n-butanola metanola perhlorātu attiecīgi attiecībā 6:34:60. Paraugi tika pulēti 25 s pie -20 grādiem ar spriegumu 25 V un strāvu 0,6 A. Stiepes testi tika veikti ar slodzes ātrumu 2,0 mm/min, un rezultāti tika iegūti, aprēķinot trīs paraugu vidējo vērtību. Lai izpētītu plaisu izplatīšanās uzvedību, tika atlasīti vienas -malas robainās stiepes (SENT) paraugi, un metināšanas zonā tika izgatavoti specifiski iecirtumu uzgaļi.
3. Rezultāti
3.1. Metināšanas šuvju morfoloģijas
Oscilējošais lāzers var uzlabot metināšanas šuves veidošanos un efektīvi novērst metināšanas defektus. 3. tabulā parādītas metināšanas un šķērsgriezuma morfoloģijas ar dažādiem procesiem lāzer-MIG hibrīda metināšanā. Lāzera-MIG hibrīda šuve sastāvēja no platas un sekla loka zonas augšpusē un dziļas un šauras lāzera zonas apakšā. Kad stieples padeves ātrums bija 5,0 m/min, metinājuma aizmugurē tika novēroti zemiegriezumi un nemetināti defekti, kā parādīts 3. tabulas (a) attēlā. Palielinot stieples padeves ātrumu, nemetinātos defektus varēja novērst. Tomēr metināšanas šuves nepārtrauktība bija vāja, saglabājot apakšējos griezumus. Un sabrukšanas defektu varēja novērot metinātās šuves priekšpusē, kā parādīts 3. tabulas (b) attēlā. Palielinot metināšanas ātrumu, metinājuma šuvei un tās šķērsgriezuma formai nebija defektu, taču uz metinājuma virsmas varēja novērot nelielas šļakatas, kā parādīts 3. tabulas 4. attēlā (c), palielinot metināšanas ātrumu 0 mm. veidošanās ievērojami pasliktinājās ar sabrukumu un zemu. Tika novērots ievērojams metinājuma platuma samazinājums, kā parādīts (d) attēlā
3. tabula.
3. tabula. Metināto šuvju morfoloģijas un šķērsgriezumi-ar dažādiem metināšanas procesiem.
| Metināto šuvju morfoloģijas un{0}}šķērsgriezumi | Metināšanas parametri | Metināšanas šuvju veidošana | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(m/min) | vw(mm/s) | f(Hz) | ||
|
|
5.0 | 30 | / | Iegriezumi un nemetināti defekti |
|
|
5.5 | 30 | / | Slikta nepārtrauktība, sabrukums un samazinājumi |
|
|
5.5 | 35 | / | Nelielas šļakatas |
|
|
5.5 | 40 | / | Sabrukt un samazināt |
|
|
5.5 | 35 | 50 | Zemāks |
|
|
5.5 | 35 | 100 | Labi veidots |
|
|
5.5 | 35 | 150 | Liela stūra leņķa atšķirība un apakšējie defekti |
|
|
5.5 | 35 | 200 |
Liela stūra leņķa atšķirība |
