Po'latni alyuminiyga ulashda, ulanish jarayonida Fe va Al atomlari orasidagi reaksiya mo'rt intermetall birikmalarni (IMC) hosil qiladi. Ushbu IMClarning mavjudligi ulanishning mexanik kuchini cheklaydi, shuning uchun bu birikmalar miqdorini nazorat qilish kerak. IMClarning hosil bo'lishining sababi shundaki, Fe ning Al dagi eruvchanligi past. Agar u ma'lum miqdordan oshsa, payvandning mexanik xususiyatlariga ta'sir qilishi mumkin. IMClar qattiqlik, cheklangan egiluvchanlik va chidamlilik hamda morfologik xususiyatlar kabi noyob xususiyatlarga ega. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, boshqa IMClarga nisbatan Fe2Al5 IMC qatlami eng mo'rt deb hisoblanadi (11.8± 1,8 GPa) IMC fazasi va payvandlashdagi nosozlik tufayli mexanik xususiyatlarning pasayishining asosiy sababidir. Ushbu maqolada sozlanishi halqa rejimidagi lazer yordamida IF po'lat va 1050 alyuminiyni masofadan lazer bilan payvandlash jarayoni o'rganiladi va lazer nuri shaklining intermetall birikmalar hosil bo'lishiga va mexanik xususiyatlarga ta'siri chuqur o'rganiladi. Yadro/halqa quvvat nisbatini sozlash orqali, o'tkazuvchanlik rejimida 0,2 ga teng bo'lgan yadro/halqa quvvat nisbati payvandlash interfeysining yaxshiroq bog'lanish yuzasi maydoniga erishishi va Fe2Al5 IMC qalinligini sezilarli darajada kamaytirishi, shu bilan birga bo'g'inning kesish kuchini oshirishi aniqlandi.
Ushbu maqolada IF po'lat va 1050 alyuminiyni masofaviy lazer bilan payvandlash paytida metallalararo birikmalar hosil bo'lishiga va mexanik xususiyatlarga sozlanishi halqa rejimidagi lazerning ta'siri haqida so'z boradi. Tadqiqot natijalari shuni ko'rsatadiki, o'tkazuvchanlik rejimida 0,2 ga teng yadro/halqa quvvat nisbati kattaroq payvandlash interfeysi bog'lanish yuzasi maydonini ta'minlaydi, bu esa maksimal kesish kuchi 97,6 N/mm2 (bo'g'in samaradorligi 71%) bilan aks etadi. Bundan tashqari, quvvat nisbati 1 dan katta bo'lgan Gauss nurlari bilan solishtirganda, bu Fe2Al5 intermetallik birikmasining (IMC) qalinligini 62% ga va umumiy IMC qalinligini 40% ga sezilarli darajada kamaytiradi. Perforatsiya rejimida o'tkazuvchanlik rejimiga nisbatan yoriqlar va pastroq kesish kuchi kuzatildi. Shuni ta'kidlash kerakki, yadro/halqa quvvat nisbati 0,5 ga teng bo'lganda payvand chokida sezilarli darajada donadorlik aniqlangan.
r=0 bo'lganda, faqat pastadir quvvati ishlab chiqariladi, r=1 bo'lganda esa faqat yadro quvvati ishlab chiqariladi.
Gauss nuri va halqasimon nur o'rtasidagi quvvat nisbati r ning sxematik diagrammasi
(a) Payvandlash moslamasi; (b) Payvandlash profilining chuqurligi va kengligi; (c) Namuna va armatura sozlamalarini ko'rsatishning sxematik diagrammasi
MC sinovi: Faqat Gauss nurlari holatida payvand choki dastlab sayoz o'tkazuvchanlik rejimida bo'ladi (ID 1 va 2), keyin esa qisman teshuvchi qulflash rejimiga o'tadi (ID 3-5), aniq yoriqlar paydo bo'ladi. Halqa quvvati 0 dan 1000 Vt gacha oshganda, ID 7 da aniq yoriqlar yo'q edi va temir bilan boyitish chuqurligi nisbatan kichik edi. Halqa quvvati 2000 va 2500 Vt gacha oshganda (ID 9 va 10), boy temir zonasining chuqurligi oshadi. 2500 Vt halqa quvvatida (ID 10) haddan tashqari yoriqlar.
MR sinovi: Yadro quvvati 500 va 1000 Vt (ID 11 va 12) oralig'ida bo'lganda, payvand choki o'tkazuvchanlik rejimida bo'ladi; ID 12 va ID 7 ni taqqoslaganda, umumiy quvvat (6000 Vt) bir xil bo'lsa-da, ID 7 qulflash teshigi rejimini amalga oshiradi. Bu dominant halqa xarakteristikasi (r=0.2) tufayli ID 12 da quvvat zichligining sezilarli darajada pasayishi bilan bog'liq. Umumiy quvvat 7500 Vt (ID 15) ga yetganda, to'liq penetratsiya rejimiga erishish mumkin va ID 7 da ishlatilgan 6000 Vt bilan taqqoslaganda, to'liq penetratsiya rejimining kuchi sezilarli darajada oshadi.
IC sinovi: O'tkazuvchan rejim (ID 16 va 17) 1500 Vt yadro quvvatida va 3000 Vt va 3500 Vt halqa quvvatida erishildi. Yadro quvvati 3000 Vt va halqa quvvati 1500 Vt va 2500 Vt oralig'ida (ID 19-20) bo'lganda, boy temir va boy alyuminiy orasidagi chegarada aniq yoriqlar paydo bo'lib, mahalliy penetratsion kichik teshik naqshini hosil qiladi. Halqa quvvati 3000 Vt va 3500 Vt (ID 21 va 22) bo'lganda, to'liq penetratsion kalit teshigi rejimiga erishiladi.
Optik mikroskop ostida har bir payvandlash identifikatsiyasining vakillik kesim tasvirlari
4-rasm. (a) Payvandlash sinovlarida maksimal cho'zilish kuchi (UTS) va quvvat nisbati o'rtasidagi bog'liqlik; (b) Barcha payvandlash sinovlarining umumiy quvvati.
5-rasm. (a) Aspektlar nisbati va UTS o'rtasidagi bog'liqlik; (b) Kengayish va penetratsiya chuqurligi hamda UTS o'rtasidagi bog'liqlik; (c) Barcha payvandlash sinovlari uchun quvvat zichligi
6-rasm. (ac) Vickers mikroqattiqlik chuqurchasi kontur xaritasi; (df) Vakillik o'tkazuvchanlik rejimida payvandlash uchun mos keladigan SEM-EDS kimyoviy spektrlari; (g) Po'lat va alyuminiy orasidagi chegaraning sxematik diagrammasi; (h) O'tkazuvchanlik rejimida payvandlashning Fe2Al5 va umumiy IMC qalinligi
7-rasm. (ac) Vickers mikroqattiqlik chuqurchasi kontur xaritasi; (df) Vakillik qiluvchi mahalliy penetratsion perforatsiya rejimida payvandlash uchun mos keladigan SEM-EDS kimyoviy spektri
8-rasm. (ac) Vickers mikroqattiqlik chuqurchasi kontur xaritasi; (df) To'liq penetratsion perforatsiya rejimida payvandlash uchun mos keladigan SEM-EDS kimyoviy spektri
9-rasm. EBSD diagrammasi to'liq penetratsion perforatsiya rejimidagi sinovda temirga boy mintaqaning (yuqori plastinka) dona hajmini ko'rsatadi va dona hajmining taqsimotini miqdoriy jihatdan aniqlaydi.
10-rasm. Boy temir va boy alyuminiy o'rtasidagi chegaraning SEM-EDS spektrlari
Ushbu tadqiqotda IF po'lat-1050 alyuminiy qotishmasidan tayyorlangan turli xil payvandlangan bo'g'inlarda ARM lazerining IMC hosil bo'lishi, mikrotuzilmasi va mexanik xususiyatlariga ta'siri o'rganildi. Tadqiqotda uchta payvandlash rejimi (o'tkazuvchanlik rejimi, mahalliy penetratsiya rejimi va to'liq penetratsiya rejimi) va tanlangan uchta lazer nuri shakllari (Gauss nuri, halqasimon nur va Gauss halqasimon nur) ko'rib chiqildi. Tadqiqot natijalari shuni ko'rsatadiki, Gauss nuri va halqasimon nurning mos quvvat nisbatini tanlash ichki modal uglerodning hosil bo'lishi va mikrotuzilmasini boshqarish uchun asosiy parametr bo'lib, shu bilan payvandning mexanik xususiyatlarini maksimal darajada oshiradi. O'tkazuvchanlik rejimida 0,2 quvvat nisbatiga ega dumaloq nur eng yaxshi payvandlash kuchini ta'minlaydi (71% bo'g'in samaradorligi). Perforatsiya rejimida Gauss nuri kattaroq payvandlash chuqurligi va yuqori tomonlar nisbatini hosil qiladi, ammo payvandlash intensivligi sezilarli darajada kamayadi. 0,5 quvvat nisbatiga ega halqasimon nur payvand chokidagi po'lat yon donalarining tozalanishiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Bu halqasimon nurning pastroq cho'qqi harorati sovutish tezligining tezlashishiga olib kelishi va payvand chokining yuqori qismiga Al erigan moddasining migratsiyasining donador tuzilishga o'sishini cheklovchi ta'siri bilan bog'liq. Vickers mikroqattiqligi va Thermo Calcning faza hajmi foizini bashorat qilishi o'rtasida kuchli bog'liqlik mavjud. Fe4Al13 ning hajmi foizi qanchalik katta bo'lsa, mikroqattiqlik shuncha yuqori bo'ladi.
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 25-yanvar
