Altzairua aluminioarekin lotzean, Fe eta Al atomoen arteko erreakzioak konexio-prozesuan konposatu intermetaliko hauskorrak (IMC) sortzen ditu. IMC hauen presentziak konexioaren erresistentzia mekanikoa mugatzen du, beraz, konposatu hauen kantitatea kontrolatu behar da. IMCak sortzearen arrazoia da Fe-ren Al-an disolbagarritasuna eskasa dela. Kopuru jakin bat gainditzen badu, soldaduraren propietate mekanikoetan eragina izan dezake. IMCek propietate bereziak dituzte, hala nola gogortasuna, harikortasun eta gogortasun mugatua, eta ezaugarri morfologikoak. Ikerketek aurkitu dute beste IMC batzuekin alderatuta, Fe2Al5 IMC geruza dela hauskorrena (11,8± 1.8 GPa) IMC fasea, eta soldadura-akatsen ondorioz propietate mekanikoen jaitsieraren arrazoi nagusia ere bada. Artikulu honek IF altzairuaren eta 1050 aluminioaren urruneko laser bidezko soldadura-prozesua ikertzen du eraztun-modu erregulagarriko laser bat erabiliz, eta sakonki aztertzen du laser izpiaren formak konposatu intermetalikoen eraketan eta propietate mekanikoetan duen eragina. Nukleo/eraztun potentzia-erlazioa doituz, ikusi zen eroapen-moduan, 0,2ko nukleo/eraztun potentzia-erlazio batek soldadura-interfazearen lotura-azalera hobea lor dezakeela eta Fe2Al5 IMC-ren lodiera nabarmen murriztu dezakeela, horrela junturaren zizaila-erresistentzia hobetuz.
Artikulu honek IF altzairuaren eta 1050 aluminioaren urruneko laser soldaduran eraztun modu erregulagarriko laserrak konposatu intermetalikoen eraketan eta propietate mekanikoetan duen eragina aurkezten du. Ikerketaren emaitzek adierazten dute eroapen moduan, 0,2ko nukleo/eraztun potentzia erlazioak soldadura interfazearen lotura azalera handiagoa ematen duela, eta hori 97,6 N/mm2-ko gehienezko zizaila-erresistentzian islatzen dela (% 71ko junturaren eraginkortasuna). Gainera, 1 baino handiagoa den potentzia erlazioa duten habe gaussiarrekin alderatuta, honek Fe2Al5 konposatu intermetalikoaren (IMC) lodiera % 62 murrizten du nabarmen, eta IMC lodiera osoa % 40. Zulatze moduan, pitzadurak eta zizaila-erresistentzia txikiagoa ikusi ziren eroapen moduan alderatuta. Aipatzekoa da aleen fintze nabarmena ikusi zela soldadura junturan nukleo/eraztun potentzia erlazioa 0,5 zenean.
r=0 denean, begizta-potentzia bakarrik sortzen da, eta r=1 denean, nukleo-potentzia bakarrik.
Gauss-en habearen eta eraztun-habearen arteko potentzia-erlazioaren r diagrama eskematikoa
(a) Soldatzeko gailua; (b) Soldadura-profilaren sakonera eta zabalera; (c) Laginaren eta finkagailuaren ezarpenak bistaratzeko eskema-diagrama
MC proba: Gauss-en habearen kasuan bakarrik, soldadura-junturak hasieran eroapen azaleko moduan daude (ID 1 eta 2), eta gero zulo partzialki sarkorreko modura igarotzen da (ID 3-5), pitzadura nabarmenak agertuz. Eraztun-potentzia 0tik 1000 W-ra igo zenean, ez zegoen pitzadura nabarmenik ID 7-n eta burdinaren aberastasunaren sakonera nahiko txikia zen. Eraztun-potentzia 2000 eta 2500 W-ra igotzen denean (ID 9 eta 10), burdina aberatsaren eremuaren sakonera handitzen da. Pitzadura gehiegi 2500w-ko eraztun-potentzian (ID 10).
MR proba: Nukleoaren potentzia 500 eta 1000 W artean dagoenean (ID 11 eta 12), soldadura-juntura eroapen moduan dago; ID 12 eta ID 7 alderatuz, potentzia osoa (6000w) berdina den arren, ID 7-k zulo blokeatuaren modua ezartzen du. Hori ID 12-n potentzia-dentsitatea nabarmen gutxitu delako gertatzen da, begizta nagusiaren ezaugarriagatik (r=0.2). Potentzia osoa 7500 W-ra iristen denean (ID 15), sartze osoko modua lor daiteke, eta ID 7-n erabilitako 6000 W-ekin alderatuta, sartze osoko moduaren potentzia nabarmen handitzen da.
IC proba: Modu konduktua (ID 16 eta 17) 1500w-ko nukleo-potentzian eta 3000w eta 3500w-ko eraztun-potentzian lortu zen. Nukleo-potentzia 3000w denean eta eraztun-potentzia 1500w eta 2500w artean dagoenean (ID 19-20), pitzadura nabarmenak agertzen dira burdin aberatsaren eta aluminio aberatsaren arteko interfazean, zulo txikien patroi sarkor lokal bat sortuz. Eraztun-potentzia 3000 eta 3500w denean (ID 21 eta 22), giltza-zulo modua lortu.
Mikroskopio optiko baten bidez soldadura identifikazio bakoitzaren zeharkako irudi adierazgarriak
4. irudia. (a) Soldadura-probetan azken trakzio-erresistentziaren (UTS) eta potentzia-erlazioaren arteko erlazioa; (b) Soldadura-proba guztien potentzia osoa
5. irudia. (a) Alderdi-erlazioaren eta UTSren arteko erlazioa; (b) Luzapenaren eta sartze-sakoneraren eta UTSren arteko erlazioa; (c) Soldadura-proba guztien potentzia-dentsitatea
6. irudia. (ac) Vickers mikrogogortasunaren indentazio-kurba-mapa; (df) Eroapen-moduko soldadura adierazgarrirako SEM-EDS espektro kimikoak; (g) Altzairuaren eta aluminioaren arteko interfazearen eskema-diagrama; (h) Fe2Al5 eta eroapen-moduko soldaduraren IMC lodiera osoa
7. irudia. (ac) Vickers mikrogogortasunaren indentazio-kurba-mapa; (df) SEM-EDS espektro kimikoa tokiko sartze-zulaketa moduko soldadura adierazgarrirako.
8. irudia. (ac) Vickers mikrogogortasunaren indentazio-kurba-mapa; (df) SEM-EDS espektro kimikoa, soldadura osoko zulaketa-modu adierazgarrirako.
9. irudia. EBSD grafikoak burdin aberatsa den eskualdearen (goiko plaka) ale-tamaina erakusten du sartze osoko zulaketa moduko proban, eta ale-tamainaren banaketa kuantifikatzen du.
10. irudia. Burdin aberatsaren eta aluminio aberatsaren arteko interfazearen SEM-EDS espektroak
Ikerketa honek ARM laserrak IF altzairu-1050 aluminio aleazioko soldadura bidezko junturetan IMCaren eraketan, mikroegitura eta propietate mekanikoetan duen eragina ikertu zuen. Ikerketak hiru soldadura modu (eroapen modua, tokiko sartze modua eta sartze osoko modua) eta hiru laser izpi forma hautatu (izpi gaussiarra, izpi eraztunarra eta izpi eraztunarra gaussiarra) kontuan hartu zituen. Ikerketaren emaitzek adierazten dute izpi gaussiarren eta izpi eraztunarren potentzia-erlazio egokia hautatzea funtsezko parametroa dela barneko karbono modalaren eraketa eta mikroegitura kontrolatzeko, horrela soldaduraren propietate mekanikoak maximizatuz. Eroapen moduan, 0,2ko potentzia-erlazioa duen izpi zirkular batek ematen du soldadura-indarrik onena (% 71ko junturaren eraginkortasuna). Zulatze moduan, izpi gaussiarrak soldadura-sakonera handiagoa eta alderdi-erlazio handiagoa sortzen ditu, baina soldadura-intentsitatea nabarmen murrizten da. 0,5eko potentzia-erlazioa duen izpi eraztunarrak eragin handia du soldadura-junturako altzairuaren alboko aleen fintzean. Hau eraztun-habearen gailur-tenperatura baxuagoak hozte-abiadura azkarragoa dakarrelako da, eta soldadura-josturaren goiko aldera Al solutuaren migrazioak ale-egituran duen hazkunde-murrizketa-efektuaren ondorioz gertatzen da. Korrelazio sendoa dago Vickers mikrogogortasunaren eta Thermo Calc-ek fase-bolumen-ehunekoari buruz egindako iragarpenaren artean. Zenbat eta handiagoa izan Fe4Al13-ren bolumen-ehunekoa, orduan eta handiagoa da mikrogogortasuna.
Argitaratze data: 2024ko urtarrilaren 25a
