01 Вступ
Алюмінієвий сплав 5A06 широко використовується в автомобільній, аерокосмічній промисловості та промисловості, що працює під тиском, завдяки своїй високій міцності та чудовій стійкості до корозії. Однак його висока теплопровідність, низька в'язкість і висока відбивна здатність роблять лазерне зварювання складним, що часто призводить до поганої здатності до формування та серйозних дефектів пористості. Порівняно з одинарним лазерним зварюванням або зварюванням MIG, гібридне зварювання лазерним -MIG демонструє чудовий зв’язок енергії, стабільність розплавленої ванни та формувальність, покращуючи глибоке проварювання та стійкість до пористості. Тим не менш, для алюмінієвого сплаву 5A06 випаровування магнію та зміни розчинності водню все ще призводять до значних проблем пористості, що потребує подальшого дослідження механізмів утворення пор та оптимізації процесу. Це дослідження зосереджено на алюмінієвому сплаві 5A06 товщиною 6,9 мм, аналізі мікроструктури, розподілу пористості, механізмів утворення пор і варіацій мікротвердості зварних з’єднань при гібридному зварюванні. Він також вивчає відповідні комбінації швидкості зварювання та потужності лазера.
02 Огляд
Дослідження систематично аналізує структурні характеристики та проблеми з пористістю з’єднань з алюмінієвого сплаву 5A06 товщиною 6,9 мм під час гібридного лазерного -MIG зварювання. Це показує, що швидкість зварювання є ключовим параметром, що впливає на формування, пористість і механічні характеристики. Дослідження визначає пористість як основний дефект, викликаний двома основними факторами: виділенням водню під час швидкого затвердіння та випаровуванням магнію при високих температурах з утворенням бульбашок. Ці пори в основному зосереджені у верхній половині зварного шва. Наявність пір значно знижує твердість швів. У той час як укрупнення зерна спричиняє розм’якшення в зоні термічного-впливу (HAZ), розм’якшення в зоні зварювання (WB) відбувається головним чином через пори. Дослідження підкреслює, що пористість має набагато більший вплив на зниження твердості, ніж укрупнення зерна, при цьому місцева твердість знижується до 29% від середнього значення. Порівнювалися різні швидкості зварювання: надто низька (2 м/хв) призвела до агрегації пор і низької твердості, тоді як надто висока (3,5 м/хв) призвела до -спричинених процесом пор у корені зварного шва. Встановлено, що оптимальна швидкість зварювання становить 3 м/хв, завдяки чому досягаються дрібні, рівномірно розподілені пори, хороше проникнення та висока твердість.
03 Цифри та аналіз
Рисунок 1 ілюструє макроскопічну морфологію зварних швів за різних параметрів процесу. Хорошого проплавлення було досягнуто на швидкості 2–3,5 м/хв, з повним утворенням зварного шва без тріщин, що підкреслює ефективність гібридного зварювання лазером -MIG порівняно з лише MIG.
На малюнку 2 показано мікроструктурні характеристики зварних з’єднань, включаючи зону зварювання (WB), зону термічного -впливу (HAZ) і основний метал (BM). Зона зварного шва в основному складається з рівновісних дендритів із зернами, що переходять від стовпчастих до рівновісних поблизу лінії сплавлення. У ВБ спостерігалися металургійні пори 29–52 мкм.
На малюнку 3 представлено розподіл пор у різних областях. Пори у верхньому зварювальному шві (область A) переважно металургійні, утворені через перешкоду виходу бульбашок під час затвердіння.
4 показано розподіл мікротвердості по зварних з’єднаннях. І WB, і HAZ продемонстрували розм’якшення, причому пори мали більший вплив на зменшення твердості, ніж укрупнення зерна. Більш високі швидкості зварювання підвищили середню твердість, дещо вища твердість спостерігалася у верхніх областях зварювання.
04 Висновок
Це дослідження з’єднань з алюмінієвого сплаву 5A06 товщиною 6,9 мм під гібридним лазерним-MIG зварюванням дає такі висновки:
1. Лазерне -гібридне зварювання MIG забезпечує хороше проплавлення 2–3,5 м/хв, що значно покращує якість зварювання.
2. Пори в основному зосереджені у верхній зоні зварного шва, викликані осадженням водню та випаровуванням магнію. Пористість більше впливає на розм’якшення швів, ніж укрупнення зерна.
3. Оптимальні параметри: потужність лазера 4,5 кВт і швидкість зварювання 3 м/хв, що забезпечує малу пористість, малий розмір пор і сприятливий розподіл мікротвердості.
4. Належний контроль процесу (очищення поверхні, захисний газ і оптимізація швидкості зварювання) має важливе значення для зменшення пористості та покращення продуктивності зварювання.
довідка
Оригінальна публікація: Journal of Manufacturing Processes, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011
