01 Uvod
5A06 aluminijska legura se široko koristi u automobilskoj, svemirskoj i industriji posuda pod pritiskom zbog svoje visoke čvrstoće i odlične otpornosti na koroziju. Međutim, njegova visoka toplinska provodljivost, niska viskoznost i visoka reflektivnost čine lasersko zavarivanje izazovnim, što često dovodi do loše formabilnosti i ozbiljnih defekata poroznosti. U poređenju sa zavarivanjem jednim laserom ili MIG zavarivanjem, laser-MIG hibridno zavarivanje pokazuje superiorno energetsko spajanje, stabilnost rastopljenog bazena i sposobnost oblikovanja, poboljšavajući duboko prodiranje i otpornost na poroznost. Ipak, za leguru aluminijuma 5A06, isparavanje magnezijuma i promene rastvorljivosti vodonika i dalje dovode do značajnih problema sa poroznošću, što zahteva dalje istraživanje mehanizama formiranja pora i optimizaciju procesa. Ova studija se fokusira na leguru aluminija 5A06 debljine 6,9 mm, analizirajući mikrostrukturu, raspodjelu poroznosti, mehanizme stvaranja pora i varijacije mikrotvrdoće zavarenih spojeva pri hibridnom zavarivanju. Također istražuje odgovarajuće kombinacije brzine zavarivanja i snage lasera.
02 Pregled
Istraživanje sistematski analizira strukturne karakteristike i probleme poroznosti spojeva od legure aluminijuma 5A06 debljine 6,9 mm pod laserskim-MIG hibridnim zavarivanjem. Otkriva da je brzina zavarivanja ključni parametar koji utječe na formabilnost, stopu poroznosti i mehaničke performanse. Studija identificira poroznost kao primarni nedostatak, uzrokovan dvama glavnim faktorima: plinovitom vodonikom koji se taloži tokom brzog očvršćavanja i isparavanjem magnezija na visokim temperaturama stvarajući mjehuriće. Ove pore su uglavnom koncentrisane u gornjoj polovini šava. Prisustvo pora značajno smanjuje tvrdoću zglobova. Dok grubo zrno uzrokuje omekšavanje u zoni -zahvaćenoj toplinom (HAZ), omekšavanje u zoni zavara (WB) je uglavnom zbog pora. Istraživanje naglašava da poroznost ima daleko veći utjecaj na smanjenje tvrdoće od grubosti zrna, pri čemu lokalna tvrdoća pada na čak 29% prosječne vrijednosti. Upoređivane su različite brzine zavarivanja: preniske (2 m/min) rezultirale su agregacijom pora i niskom tvrdoćom, dok su previsoke (3,5 m/min) dovele do procesa{15}}induciranih pora u korijenu vara. Optimalna brzina zavarivanja je 3 m/min, čime se postižu fine, ravnomjerno raspoređene pore, dobra penetracija i veća tvrdoća.
03 Slike i analiza
Slika 1 ilustrira makroskopsku morfologiju zavara pod različitim parametrima procesa. Dobra penetracija je postignuta pri brzinama između 2-3,5 m/min, sa potpunim formiranjem šava i bez pukotina, što naglašava efikasnost laser-MIG hibridnog zavarivanja u poređenju sa samo MIG zavarivanjem.
Slika 2 prikazuje mikrostrukturne karakteristike zavarenih spojeva, uključujući zonu zavara (WB), zonu -zahvaćenu toplinom (HAZ) i osnovni metal (BM). Zona šava se prvenstveno sastoji od jednakoosnih dendrita, sa zrncima koja prelaze iz stupastih u ravnoosne u blizini linije fuzije. Metalurške pore od 29–52 μm su uočene u WB.
Slika 3 prikazuje raspodjelu pora u različitim regijama. Pore u gornjem zavaru (područje A) su prvenstveno metalurške, nastale zbog ometanja izlaza mjehurića tokom skrućivanja.
Slika 4 prikazuje raspodjelu mikrotvrdoće po zavarenim spojevima. I WB i HAZ su pokazali omekšavanje, pri čemu su pore imale veći utjecaj na smanjenje tvrdoće od grubosti zrna. Veće brzine zavarivanja povećale su prosječnu tvrdoću, uz nešto veću tvrdoću uočenu u gornjim područjima zavara.
04 Zaključak
Ova studija o spojevima od legure aluminijuma 5A06 debljine 6,9 mm pod laserskim-MIG hibridnim zavarivanjem daje sljedeće zaključke:
1. Laser-MIG hibridno zavarivanje postiže dobar prodor između 2-3,5 m/min, značajno poboljšavajući kvalitet zavara.
2. Pore se uglavnom koncentrišu u gornjem dijelu zavara, uzrokovane taloženjem vodonika i isparavanjem magnezija. Poroznost ima veći uticaj na omekšavanje zglobova nego grubost zrna.
3. Optimalni parametri: snaga lasera 4,5 kW i brzina zavarivanja 3 m/min, što daje nisku poroznost, malu veličinu pora i povoljnu raspodjelu mikrotvrdoće.
4. Pravilna kontrola procesa (čišćenje površine, zaštitni plin i optimizacija brzine zavarivanja) je od suštinskog značaja za smanjenje poroznosti i poboljšanje performansi zavarivanja.
Referenca
Originalna publikacija: Journal of Manufacturing Processes, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011
