Altzairua aluminioarekin konektatzean, konexio prozesuan Fe eta Al atomoen arteko erreakzioak konposatu intermetaliko hauskorrak (IMC) sortzen ditu. IMC hauen presentziak konexioaren erresistentzia mekanikoa mugatzen du, beraz, beharrezkoa da konposatu horien kantitatea kontrolatzea. IMCak sortzearen arrazoia Fe-ren disolbagarritasuna Al-n eskasa dela da. Kopuru jakin bat gainditzen badu, soldaduraren propietate mekanikoetan eragina izan dezake. IMCek propietate bereziak dituzte, hala nola, gogortasuna, harikortasun mugatua eta gogortasuna eta ezaugarri morfologikoak. Ikerketek aurkitu dute beste IMC batzuekin alderatuta, Fe2Al5 IMC geruza hauskorrentzat jotzen dela (11,8).± 1,8 GPa) IMC fasea, eta soldadura hutsegitearen ondorioz propietate mekanikoen gutxitzearen arrazoi nagusia ere bada. Artikulu honek IF altzairuaren eta 1050 aluminioaren urruneko laser soldadura-prozesua ikertzen du eraztun-modu erregulagarriaren laser bidez, eta sakon ikertzen du laser izpiaren formak konposatu intermetalikoen eta propietate mekanikoen eraketan duen eragina. Nukleo/eraztunaren potentzia-erlazioa egokituz, kondukzio moduan, 0,2-ko nukleo/eraztun-potentzia-erlazioak soldadura-interfazea lotzeko azalera hobea lor dezakeela eta Fe2Al5 IMC-ren lodiera nabarmen murrizten du, horrela juntaren ebakidura-indarra hobetuz. .
Artikulu honek eraztun-modu erregulagarriaren laserrak konposatu intermetalikoen eta propietate mekanikoen eraketan duen eragina aurkezten du IF altzairuaren eta 1050 aluminioaren urruneko laser bidezko soldaduran zehar. Ikerketaren emaitzek adierazten dute eroapen moduan, 0,2ko nukleo/eraztun-potentzia erlazioak soldadura-interfazearen lotura-azalera handiagoa ematen duela, hau da, 97,6 N/mm2-ko ebakidura-erresistentzia maximoarekin islatzen dela (% 71eko junturaren eraginkortasuna). Horrez gain, 1 baino potentzia-erlazioa handiagoa duten Gaussiar habeekin alderatuta, horrek nabarmen murrizten du Fe2Al5 konposatu intermetalikoaren (IMC) lodiera %62an eta IMC osoaren lodiera %40an. Zulatze-moduan, pitzadurak eta ebakidura-erresistentzia txikiagoa ikusi ziren eroapen-moduarekin alderatuta. Azpimarratzekoa da aleen fintasun garrantzitsua ikusi zela soldadura-joduran nukleoa/eraztunaren potentzia erlazioa 0,5 zenean.
r=0 denean, begizta potentzia bakarrik sortzen da, r=1 denean, berriz, nukleo potentzia bakarrik sortzen da.
Gauss habearen eta habe anullarraren arteko r potentzia-erlazioaren diagrama eskematikoa
(a) Soldatzeko gailua; (b) Soldadura-profilaren sakonera eta zabalera; (c) Laginaren eta aparatuen ezarpenak bistaratzeko diagrama eskematikoa
MC proba: Gauss-en habearen kasuan bakarrik, soldadura-jodura hasieran sakonera gutxiko eroapen moduan dago (ID 1 eta 2), eta, ondoren, partzialki sartzen den lockhole modura igarotzen da (ID 3-5), pitzadura nabariak agertzen direlarik. Eraztunaren potentzia 0tik 1000 W-ra igo zenean, ez zegoen pitzadura nabaririk ID 7an eta burdinaren aberastearen sakonera nahiko txikia zen. Eraztunaren potentzia 2000 eta 2500 W-ra (ID 9 eta 10) handitzen denean, burdina-eremu aberatsaren sakonera handitzen da. Gehiegizko pitzadura 2500 w-ko eraztun-potentzian (ID 10).
MR proba: nukleoaren potentzia 500 eta 1000 W bitartekoa denean (ID 11 eta 12), soldadura eroankortasun moduan dago; ID 12 eta ID 7 alderatuz, potentzia osoa (6000w) berdina den arren, ID 7k blokeo-zulo modua ezartzen du. Hau ID 12-n potentzia-dentsitatearen beherakada nabarmena da, begizta nagusiaren ezaugarriaren ondorioz (r=0,2). Potentzia osoa 7500 W (ID 15) iristen denean, sartze modu osoa lor daiteke, eta ID 7-n erabiltzen diren 6000 W-ekin alderatuta, sartze modu osoaren potentzia nabarmen handitzen da.
IC proba: konduktua modua (ID 16 eta 17) 1500w-ko nukleoko potentziarekin eta 3000w-ko eta 3500w-ko eraztun-potentziarekin lortu zen. Nukleoaren potentzia 3000w-koa denean eta eraztun-potentzia 1500w eta 2500w artekoa denean (ID 19-20), burdin aberatsaren eta aluminio aberatsaren arteko interfazean pitzadura nabariak agertzen dira, tokiko zulo txiki sarkorren eredua osatuz. Eraztunaren potentzia 3000 eta 3500w-koa denean (ID 21 eta 22), lortu sartze osoa giltza-zulo modua.
Soldadura-identifikazio bakoitzaren ebakidura-irudi adierazgarriak mikroskopio optiko batean
4. Irudia. (a) Azken trakzio-erresistentziaren (UTS) eta potentzia-erlazioaren arteko erlazioa soldadura-probetan; (b) Soldadura-proba guztien potentzia osoa
5. irudia. (a) Aspektu-erlazioaren eta UTSaren arteko erlazioa; (b) Luzapenaren eta sartze-sakontasunaren eta UTSren arteko erlazioa; (c) Soldadura-proba guztietarako potentzia-dentsitatea
6. irudia (ac) Vickers mikrogogortasun-koskaren sestra-mapa; (df) SEM-EDS espektro kimikoak dagozkion eroapen-modu adierazgarrirako soldadurarako; g) Altzairuaren eta aluminioaren arteko interfazearen eskema eskematikoa; (h) Fe2Al5 eta modu eroaleko soldaduretako IMC lodiera osoa
7. irudia (ac) Vickers mikrogogortasun-koskaren sestra-mapa; (df) SEM-EDS espektro kimiko dagokion tokiko sartze zulaketa moduko soldadura adierazgarrirako
8. irudia (ac) Vickers mikrogogortasun-koskaren sestra-mapa; (df) SEM-EDS espektro kimiko dagokion sartze osoko zulaketa moduko soldadura adierazgarrirako
9. Irudia EBSD grafikoa burdin aberatsa den eskualdearen (goiko plaka) ale-tamaina erakusten du sartze osoko zulaketa-moduaren proban, eta ale-tamainaren banaketa kuantifikatzen du.
10. Irudia. Burdin aberatsaren eta aluminio aberatsaren arteko interfazearen SEM-EDS espektroak
Azterketa honek ARM laserrak IMCren sorreran, mikroegituran eta propietate mekanikoetan dituen ondorioak ikertu ditu IF altzairu-1050 aluminio-aleazio desberdinen arteko soldatutako junturetan. Azterlanak hiru soldadura-modu (eroapen-modua, tokiko sartze-modua eta erabateko sartze-modua) eta hautatutako hiru laser izpi forma hartu ditu (Gauss-en izpi, anullarra eta Gauss-en izpi anularra). Ikerketaren emaitzek adierazten dute Gauss-en habearen eta habe anullarraren potentzia-erlazio egokia hautatzea funtsezko parametroa dela barne karbono modalaren eraketa eta mikroegitura kontrolatzeko, eta, ondorioz, soldaduraren propietate mekanikoak maximizatzeko. Eroabide moduan, 0,2ko potentzia-erlazioa duen habe zirkular batek eskaintzen du soldadura-indarrik onena (% 71 junturaren eraginkortasuna). Zulaketa moduan, Gauss-en habeak soldadura-sakonera handiagoa eta aspektu-erlazio handiagoa sortzen du, baina soldadura-intentsitatea nabarmen murrizten da. 0,5eko potentzia-erlazioa duen habe anularrak eragin handia du soldadura-joduran altzairuzko alboko aleak fintzean. Eraztun-habearen gailur tenperatura baxuagoa dela eta, hozte-abiadura azkarragoa dakar, eta Al solutuaren migrazioaren hazkuntza-murrizketa-efektua soldadura-joduraren goiko aldean alearen egituran. Korrelazio handia dago Vickersen mikrogogortasunaren eta Thermo Calc-en fase-bolumenaren ehunekoaren iragarpenaren artean. Zenbat eta handiagoa izan Fe4Al13-ren bolumen-portzentajea, orduan eta mikrogogortasun handiagoa.
Argitalpenaren ordua: 2024-01-25
