Nalika nyambungake baja menyang aluminium, reaksi antarane atom Fe lan Al sajrone proses sambungan mbentuk senyawa intermetalik rapuh (IMC). Anane IMC iki mbatesi kekuatan mekanik sambungan, mula perlu kanggo ngontrol jumlah senyawa kasebut. Alesan kanggo mbentuk IMC yaiku kelarutan Fe ing Al kurang. Yen ngluwihi jumlah tartamtu, bisa mengaruhi sifat mekanik las. IMC duwe sifat unik kayata kekerasan, daktilitas lan ketangguhan sing winates, lan fitur morfologis. Riset nemokake yen dibandhingake karo IMC liyane, lapisan IMC Fe2Al5 dianggep paling rapuh (11.8± Fase IMC (1.8 GPa), lan uga dadi alesan utama penurunan sifat mekanik amarga kegagalan pengelasan. Makalah iki nyelidiki proses pengelasan laser jarak jauh baja IF lan aluminium 1050 nggunakake laser mode cincin sing bisa diatur, lan nyelidiki kanthi jero pengaruh bentuk sinar laser ing pembentukan senyawa intermetalik lan sifat mekanik. Kanthi nyetel rasio daya inti/cincin, ditemokake manawa ing mode konduksi, rasio daya inti/cincin 0,2 bisa entuk area permukaan ikatan antarmuka las sing luwih apik lan nyuda kekandelan Fe2Al5 IMC kanthi signifikan, saengga nambah kekuatan geser sambungan.
Artikel iki ngenalake pengaruh laser mode dering sing bisa diatur marang pembentukan senyawa intermetalik lan sifat mekanik sajrone pengelasan laser jarak jauh baja IF lan aluminium 1050. Asil riset nuduhake yen ing mode konduksi, rasio daya inti/dering 0,2 nyedhiyakake area permukaan ikatan antarmuka las sing luwih gedhe, sing dicerminkan dening kekuatan geser maksimum 97,6 N/mm2 (efisiensi sambungan 71%). Kajaba iku, dibandhingake karo balok Gaussian kanthi rasio daya luwih saka 1, iki nyuda kekandelan senyawa intermetalik (IMC) Fe2Al5 kanthi signifikan nganti 62% lan kekandelan total IMC nganti 40%. Ing mode perforasi, retakan lan kekuatan geser sing luwih murah diamati dibandhingake karo mode konduksi. Perlu dicathet yen penyempurnaan butiran sing signifikan diamati ing sambungan las nalika rasio daya inti/dering 0,5.
Nalika r=0, mung daya loop sing diasilake, dene nalika r=1, mung daya inti sing diasilake.
Diagram skematis rasio daya r antarane sinar Gaussian lan sinar annular
(a) Piranti las; (b) Ambane lan jembare profil las; (c) Diagram skematis sing nampilake setelan conto lan fixture
Tes MC: Mung ing kasus balok Gaussian, sambungan las wiwitane ana ing mode konduksi cethek (ID 1 lan 2), banjur transisi menyang mode bolongan kunci sing nembus sebagian (ID 3-5), kanthi retakan sing jelas katon. Nalika daya cincin mundhak saka 0 nganti 1000 W, ora ana retakan sing jelas ing ID 7 lan ambane pengayaan wesi relatif cilik. Nalika daya cincin mundhak dadi 2000 lan 2500 W (ID 9 lan 10), ambane zona wesi sing sugih mundhak. Retakan sing berlebihan ing daya cincin 2500w (ID 10).
Tes MR: Nalika daya inti ana ing antarane 500 lan 1000 W (ID 11 lan 12), sambungan las ana ing mode konduksi; Mbandhingake ID 12 lan ID 7, sanajan daya total (6000w) padha, ID 7 ngetrapake mode bolongan kunci. Iki amarga penurunan kapadhetan daya sing signifikan ing ID 12 amarga karakteristik loop dominan (r = 0,2). Nalika daya total tekan 7500 W (ID 15), mode penetrasi lengkap bisa digayuh, lan dibandhingake karo 6000 W sing digunakake ing ID 7, daya mode penetrasi lengkap tambah akeh.
Tes IC: Mode sing ditindakake (ID 16 lan 17) digayuh kanthi daya inti 1500w lan daya cincin 3000w lan 3500w. Nalika daya inti 3000w lan daya cincin antarane 1500w lan 2500w (ID 19-20), retakan sing jelas katon ing antarmuka antarane wesi sing sugih lan aluminium sing sugih, mbentuk pola bolongan cilik penetrasi lokal. Nalika daya cincin 3000 lan 3500w (ID 21 lan 22), entuk mode bolongan kunci penetrasi lengkap.
Gambar penampang melintang representatif saka saben identifikasi pengelasan ing sangisore mikroskop optik
Gambar 4. (a) Hubungan antarane kekuatan tarik ultimate (UTS) lan rasio daya ing uji pengelasan; (b) Daya total kabeh uji pengelasan
Gambar 5. (a) Hubungan antarane rasio aspek lan UTS; (b) Hubungan antarane ekstensi lan jerone penetrasi lan UTS; (c) Kapadhetan daya kanggo kabeh uji pengelasan
Gambar 6. (ac) Peta kontur indentasi kekerasan mikro Vickers; (df) Spektrum kimia SEM-EDS sing cocog kanggo pengelasan mode konduksi sing representatif; (g) Diagram skematis antarmuka antarane baja lan aluminium; (h) Fe2Al5 lan kekandelan IMC total saka pengelasan mode konduktif
Gambar 7. (ac) Peta kontur indentasi kekerasan mikro Vickers; (df) Spektrum kimia SEM-EDS sing cocog kanggo pengelasan mode perforasi penetrasi lokal sing representatif
Gambar 8. (ac) Peta kontur indentasi kekerasan mikro Vickers; (df) Spektrum kimia SEM-EDS sing cocog kanggo pengelasan mode perforasi penetrasi lengkap sing representatif
Gambar 9. Plot EBSD nuduhake ukuran butir wilayah sing sugih wesi (pelat ndhuwur) ing uji mode perforasi penetrasi lengkap, lan ngukur distribusi ukuran butir
Gambar 10. Spektrum SEM-EDS saka antarmuka antarane wesi sugih lan aluminium sugih
Panliten iki nyelidiki efek laser ARM ing pembentukan, mikrostruktur, lan sifat mekanik IMC ing sambungan las puteran sing beda-beda saka paduan aluminium IF baja-1050. Panliten iki nimbang telung mode pengelasan (mode konduksi, mode penetrasi lokal, lan mode penetrasi lengkap) lan telung bentuk sinar laser sing dipilih (sinar Gaussian, sinar annular, lan sinar annular Gaussian). Asil panliten nuduhake yen milih rasio daya sing cocog saka sinar Gaussian lan sinar annular minangka parameter kunci kanggo ngontrol pembentukan lan mikrostruktur karbon modal internal, saengga ngoptimalake sifat mekanik las. Ing mode konduksi, sinar bunder kanthi rasio daya 0,2 nyedhiyakake kekuatan pengelasan sing paling apik (efisiensi sambungan 71%). Ing mode perforasi, sinar Gaussian ngasilake ambane pengelasan sing luwih gedhe lan rasio aspek sing luwih dhuwur, nanging intensitas pengelasan suda sacara signifikan. Sinar annular kanthi rasio daya 0,5 nduweni pengaruh sing signifikan marang penyempurnaan butiran sisi baja ing sambungan las. Iki amarga suhu puncak balok annular sing luwih murah sing nyebabake tingkat pendinginan sing luwih cepet, lan efek pembatasan pertumbuhan migrasi zat terlarut Al menyang bagean ndhuwur sambungan las ing struktur butiran. Ana korelasi sing kuwat antarane kekerasan mikro Vickers lan prediksi Thermo Calc babagan persentase volume fase. Semakin gedhe persentase volume Fe4Al13, semakin dhuwur kekerasan mikro.
Wektu kiriman: 25 Januari 2024
