Abstract
Mehanička svojstva zavarenog spoja je bitan i kritičan faktor za široku primjenu legure magnezija u proizvodnji komponenti. U ovoj studiji istraženi su sinergistički efekti dodavanja oscilirajućeg lasera i Gd praha na duktilnost laser-MIG hibridnih zavarenih spojeva od legure magnezijuma. Nadalje, razjašnjen je mehanizam povećanja duktilnosti na temelju rafiniranja zrna i ponašanja širenja pukotine. Izduženje spoja povećano je za 145,3 % u poređenju sa ne{5}}oscilirajućim laserskim zavarivanjem. Učinak miješanja oscilirajućeg lasera i agregacije precipitiranih faza visoke{7}}tačke{8}}(Mg, Al)2Bg je rezultirao prečišćavanjem zrna. Plastična anizotropija šava smanjena je zbog nasumične orijentacije zrna, koja je uzrokovana homogenom mikrostrukturom šava. Posljedično, aktivacija 〈c + a〉 Pojačano je klizanje dislokacije, 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 je efikasno ometano. Nalazi ove studije doprinose napretku oscilirajućeg lasera sa tehnologijom zavarivanja sa napajanjem i pružaju vrijednu referencu za povećanje duktilnosti zavarenih spojeva od legure magnezija.
Sl. 1. Šematski dijagram oscilirajućeg lasera-MIG hibridnog Gd procesa zavarivanja punjenja.
Tabela 2. Oscilirajući laser-MIG hibridni Gd parametri zavarivanja punjenja snage.
| Parametri zavarivanja | vrijednosti |
|---|---|
| Laserska snagaP(kW) | 2.2 |
| Brzina dodavanja žicevf(m/min) | 5.0, 5.5 |
| Brzina zavarivanjavw(mm/s) | 30, 35, 40 |
| Frekvencija oscilovanja laseraf(Hz) | 50, 100, 150, 200 |
| Laserski oscilirajući prečnikD(mm) | 1 |
| Brzina rotacije dodavača prahavr(L/min) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| Brzina protoka gasa nosača u dodavaču prahavc(o/min) |
6.0, 7.5, 9.0
|
Novo otkriće u zavarivanju dramatično povećava duktilnost legure magnezijuma
Istraživački tim je otkrio značajan napredak u zavarivanju legure magnezijuma, pokazujući da kombinacija oscilirajuće laserske tehnologije i dodavanja praha gadolinijuma (Gd) može dramatično povećati duktilnost lasersko-MIG hibridnih zavarenih spojeva.
Legure magnezija su cijenjene zbog svojih laganih svojstava, ali se često suočavaju s ograničenjima zbog loše duktilnosti zavara. Nova studija pokazuje da se izduženje zgloba može poboljšati145%u poređenju sa konvencionalnim ne-oscilirajućim laserskim zavarivanjem.
Prema istraživačima, poboljšanje dolazi odoplemenjivanje zrnai promjene uponašanje širenja pukotine. Oscilirajući laser stvara efekat miješanja, dok precipitati visoke-tačke-(Mg,Al)₂Gd pomažu u poboljšanju mikrostrukture. Ovaj proces smanjuje plastičnu anizotropiju nasumičnom orijentacijom zrna, što pojačava aktivaciju kritičnog 〈c + a〉 klizanja dislokacije - ključnog mehanizma za poboljšanu plastičnost.
Dodatno, tokom širenja pukotine, orijentacija zrna se rotira kroz bratimljenje, povećavajući geometrijsku kompatibilnost između susjednih zrna. Ovo efikasno sprečava kretanje pukotina duž granica zrna.
Nalazi nude nove uvide u oscilirajuće-lasersko-zavarivanje uz dodavanje praha i predstavljaju obećavajući put za poboljšanje mehaničkih performansi komponenti legure magnezijuma u industriji.
Nakon zavarivanja, uzorci su pripremljeni za metaluršku, skenirajući elektronski mikroskop (SEM), povratnu- raspršenu difrakciju elektrona (EBSD), transmisijski elektronski mikroskop (TEM) i analizu mehaničkih svojstava. Uzorak je prvo brušen metalografskim brusnim papirima, poliran, a zatim korodiran korozivnim rastvorima kako bi se ispitala mikrostruktura šava. EBSD uzorci su elektrolitički polirani u otopini koja sadrži n-butanol metanol perklorat u omjeru 6:34:60, respektivno. Uzorci su polirani 25 s na -20 stepeni naponom od 25 V i strujom od 0,6 A. Zatezna ispitivanja su vršena brzinom opterećenja od 2,0 mm/min, a rezultati su dobijeni izračunavanjem prosjeka tri uzorka. Za proučavanje ponašanja širenja pukotine, odabrani su uzorci s jednom-zarezom na istezanje (SENT) i izrađeni su specifični vrhovi zareza u zoni zavara.
3. Rezultati
3.1. Morfologije zavara
Oscilirajući laser može poboljšati formiranje zavara i efikasno eliminisati defekte zavara. Tabela 3 prikazuje morfologiju zavara i poprečnog presjeka sa različitim procesima u laserskom-MIG hibridnom zavarivanju. Laser-MIG hibridni zavar se sastojao od široke i plitke zone luka na vrhu i duboke i uske laserske zone na dnu. Kada je brzina dodavanja žice bila 5,0 m/min, na poleđini šava uočeni su podrezani i nezavareni defekti, kao što je prikazano na slici (a) Tablice 3. Povećavanjem brzine dodavanja žice, nezavareni defekti su mogli biti potisnuti. Međutim, kontinuitet zavara je bio loš sa preostalim podrezima. I defekt kolapsa se mogao uočiti na prednjoj strani zavara, kao što je prikazano na slici (b) tabele 3. Dok se povećava brzina zavarivanja, šav i njegov oblik poprečnog presjeka nisu bili defekti, ali su se na površini zavara mogle uočiti male mrlje, kao što je prikazano na slici (c) tabele 3. Kako je brzina zavarivanja povećana na 40 mm, detektujemo povećanje brzine zavarivanja do 40 mm. sa urušavanjem i podrezivanjem. Primećeno je značajno smanjenje širine šava, kao što je ilustrovano na slici (d) od
Tabela 3.
Tabela 3. Morfologije i poprečni-presjeci zavara s različitim procesima zavarivanja.
| Morfologije zavara i poprečni{0}} presjeci | Parametri zavarivanja | Formiranje zavara | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(m/min) | vw(mm/s) | f(Hz) | ||
|
|
5.0 | 30 | / | Podrezani i nezavareni defekti |
|
|
5.5 | 30 | / | Loš kontinuitet, kolaps i potkopi |
|
|
5.5 | 35 | / | Mala prskanja |
|
|
5.5 | 40 | / | Srušiti i podrezati |
|
|
5.5 | 35 | 50 | Undercut |
|
|
5.5 | 35 | 100 | Dobro formirano |
|
|
5.5 | 35 | 150 | Velika razlika u uglovima i nedostaci podrezivanja |
|
|
5.5 | 35 | 200 |
Velika razlika u uglu ugla |
