Sažetak
Mehanička svojstva zavarenog spoja bitan su i kritični čimbenik za široku primjenu legure magnezija u proizvodnji komponenti. U ovoj su studiji ispitani sinergistički učinci oscilirajućeg lasera i dodatka Gd praha na duktilnost laser-MIG hibridno zavarenih spojeva od legure magnezija. Nadalje, mehanizam povećanja duktilnosti razjašnjen je na temelju usitnjenosti zrna i ponašanja širenja pukotina. Istezanje spoja povećano je za 145,3 % u usporedbi s ne-oscilirajućim laserskim zavarivanjem. Učinak miješanja oscilirajućeg lasera i agregacija istaloženih faza s visokom{7}}talištem- (Mg, Al)2Bg je rezultirao pročišćavanjem zrna. Plastična anizotropija zavara smanjena je zbog slučajne orijentacije zrna, koja je inducirana homogenom mikrostrukturom zavara. Posljedično, aktivacija 〈c + a〉 pojačano je klizanje dislokacija, što je bio ključni faktor za poboljšanje plastičnosti. Tijekom procesa širenja pukotine, orijentacija zrna je rotirana pomoću blizanaca i poboljšana je geometrijska kompatibilnost susjednih zrna. Posljedično, širenje pukotine duž granice zrna bilo je učinkovito spriječeno. Nalazi ove studije doprinose napretku tehnologije zavarivanja s oscilirajućim laserom s napajanjem i pružaju vrijednu referencu za povećanje duktilnosti zavarenih spojeva od legure magnezija.
Slika. 1. Shematski dijagram procesa zavarivanja s oscilirajućim laserom-MIG hibridnim Gd napajanjem.
Tablica 2. Parametri zavarivanja s oscilirajućim laserom-MIG hibridnim Gd napajanjem.
| Parametri zavarivanja | vrijednosti |
|---|---|
| Snaga laseraP(kW) | 2.2 |
| Brzina dodavanja žicevf(m/min) | 5.0, 5.5 |
| Brzina zavarivanjavw(mm/s) | 30, 35, 40 |
| Oscilirajuća frekvencija laseraf(Hz) | 50, 100, 150, 200 |
| Laserski oscilirajući promjerD(mm) | 1 |
| Brzina vrtnje dodavača prahavr(L/min) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| Brzina protoka plina nositelja u dodavaču prahavc(rpm) |
6.0, 7.5, 9.0
|
Novo otkriće u zavarivanju dramatično povećava duktilnost legure magnezija
Istraživački tim otkrio je značajan napredak u zavarivanju legure magnezija, pokazujući da kombinacija tehnologije oscilirajućeg lasera i dodatka praha gadolinija (Gd) može dramatično povećati duktilnost lasersko-MIG hibridnih zavarenih spojeva.
Magnezijeve legure cijenjene su zbog svojih laganih svojstava, ali se često suočavaju s ograničenjima zbog slabe duktilnosti zavara. Nova studija pokazuje da se produljenje zgloba može poboljšati145%u usporedbi s konvencionalnim ne{0}}oscilirajućim laserskim zavarivanjem.
Prema istraživačima, poboljšanje dolazi odpročišćavanje zrnai promjene uponašanje širenja pukotine. Oscilirajući laser stvara učinak miješanja, dok precipitati s visokom{1}}talištem- (Mg,Al)₂Gd pomažu u pročišćavanju mikrostrukture. Ovaj proces smanjuje plastičnu anizotropiju slučajnim odabirom orijentacije zrna, što pojačava aktivaciju kritičnog 〈c + a〉 dislokacijskog klizanja - ključnog mehanizma za poboljšanu plastičnost.
Osim toga, tijekom širenja pukotine, orijentacija zrna se rotira kroz zbratimljenje, povećavajući geometrijsku kompatibilnost između susjednih zrna. Ovo učinkovito sprječava kretanje pukotina duž granica zrna.
Nalazi nude nove uvide u zavarivanje potpomognuto-laserom-osciliranjem s ubacivanjem praha i predstavljaju put koji obećava za poboljšanje mehaničkih svojstava komponenti od legure magnezija u industriji.
Nakon zavarivanja, uzorci su pripremljeni za metaluršku analizu, skenirajući elektronski mikroskop (SEM), povratno{0}}difrakciju raspršenih elektrona (EBSD), prijenosni elektronski mikroskop (TEM) i analizu mehaničkih svojstava. Uzorak je najprije brušen metalografskim brusnim papirima, poliran, a zatim nagrizan korozivnim otopinama kako bi se ispitala mikrostruktura zavara. EBSD uzorci su elektrolitički polirani u otopini koja je sadržavala n-butanol metanol perklorat u omjeru 6:34:60. Uzorci su polirani 25 s na -20 stupnjeva uz napon od 25 V i struju od 0,6 A. Vlačna ispitivanja provedena su pri brzini opterećenja od 2,0 mm/min, a rezultati su dobiveni izračunavanjem prosjeka tri uzorka. Da bi se proučilo ponašanje širenja pukotine, odabrani su uzorci s jedno-urezanom vlačnošću (SENT) i izrađeni su specifični vrhovi zareza u zoni zavara.
3. Rezultati
3.1. Morfologije zavara
Oscilirajući laser mogao bi poboljšati formiranje zavara i učinkovito eliminirati nedostatke zavara. Tablica 3 prikazuje morfologiju zavara i poprečnog-presjeka s različitim postupcima kod laser-MIG hibridnog zavarivanja. Laser-MIG hibridni zavar sastojao se od široke i plitke lučne zone na vrhu te duboke i uske laserske zone na dnu. Kada je brzina dodavanja žice bila 5,0 m/min, uočeni su podrezani i nezavareni nedostaci na poleđini zavara, kao što je prikazano na slici (a) u tablici 3. Dok se povećavala brzina dodavanja žice, nezavareni nedostaci su se mogli suzbiti. Međutim, kontinuitet zavara bio je loš s preostalim podrezima. Defekt kolapsa mogao se primijetiti na prednjoj strani zavara, kao što je prikazano na slici (b) u tablici 3. Dok se povećavala brzina zavarivanja, zavar i njegov oblik poprečnog-presjeka bili su bez nedostataka, ali su se na površini zavara mogla primijetiti male mrlje, kao što je prikazano na slici (c) u tablici 3. Kako se brzina zavarivanja povećala na 40 mm/s, formiranje zavara se značajno pogoršalo s urušiti i podrezati. Uočeno je značajno smanjenje širine zavara, kao što je prikazano na slici (d) od
Tablica 3.
Tablica 3. Morfologije zavara i poprečni-presjeci s različitim postupcima zavarivanja.
| Morfologija zavara i poprečni-presjeci | Parametri zavarivanja | Formiranje zavara | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(m/min) | vw(mm/s) | f(Hz) | ||
|
|
5.0 | 30 | / | Podrezivanja i nezavareni nedostaci |
|
|
5.5 | 30 | / | Loš kontinuitet, kolaps i podrezivanja |
|
|
5.5 | 35 | / | Blago prskanje |
|
|
5.5 | 40 | / | Srušiti i podrezati |
|
|
5.5 | 35 | 50 | Undercut |
|
|
5.5 | 35 | 100 | Dobro oblikovana |
|
|
5.5 | 35 | 150 | Velika razlika u kutu kuta i nedostaci podreza |
|
|
5.5 | 35 | 200 |
Velika kutna razlika u kutu |
