01 Въведение
Алуминиевата сплав 5A06 се използва широко в автомобилната, космическата промишленост и промишлеността за съдове под налягане поради високата си якост и отлична устойчивост на корозия. Въпреки това, неговата висока топлопроводимост, нисък вискозитет и висока отразяваща способност правят лазерното заваряване предизвикателство, което често води до лоша формоспособност и сериозни дефекти на порьозността. В сравнение с единично лазерно или MIG заваряване, лазер-MIG хибридното заваряване демонстрира превъзходно енергийно свързване, стабилност на разтопения басейн и възможност за формоване, подобрявайки дълбокото проникване и устойчивостта на порьозност. Независимо от това, за 5A06 алуминиева сплав, изпарението на магнезий и промените в разтворимостта на водорода все още водят до значителни проблеми с порьозността, което налага допълнително изследване на механизмите за образуване на пори и оптимизиране на процеса. Това изследване се фокусира върху алуминиева сплав 5A06 с дебелина 6,9 mm, като анализира микроструктурата, разпределението на порьозността, механизмите за образуване на пори и вариациите на микротвърдостта на заварени съединения при хибридно заваряване. Той също така изследва подходящи комбинации от скорост на заваряване и лазерна мощност.
02 Преглед
Изследването систематично анализира структурните характеристики и проблемите с порьозността на съединения от алуминиева сплав 5A06 с дебелина 6,9 mm при лазерно -MIG хибридно заваряване. Той разкрива, че скоростта на заваряване е ключовият параметър, влияещ върху формоспособността, степента на порьозност и механичните характеристики. Проучването идентифицира порьозността като първичен дефект, причинен от два основни фактора: водороден газ, който се утаява по време на бързо втвърдяване, и изпаряване на магнезий при високи температури, образуващи мехурчета. Тези пори са концентрирани главно в горната половина на заваръчния шев. Наличието на пори значително намалява твърдостта на ставите. Докато нагрубяването на зърната причинява омекване в засегнатата от топлина-зона (HAZ), омекването в зоната на заваряване (WB) се дължи главно на порите. Изследването подчертава, че порьозността има много по-голямо въздействие върху намаляването на твърдостта, отколкото загрубяването на зърната, като локалната твърдост пада до 29% от средната стойност. Бяха сравнени различни скорости на заваряване: твърде ниската (2 m/min) доведе до агрегиране на порите и ниска твърдост, докато твърде високата (3,5 m/min) доведе до -предизвикани от процеса пори в основата на заварката. Установено е, че оптималната скорост на заваряване е 3 m/min, което постига фини, равномерно разпределени пори, добро проникване и по-висока твърдост.
03 Цифри и анализи
Фигура 1 илюстрира макроскопската морфология на заваръчните шевове при различни параметри на процеса. Беше постигнато добро проникване при скорости между 2–3,5 m/min, с пълно образуване на заваръчен шев и без пукнатини, което подчертава ефективността на лазерно-MIG хибридно заваряване в сравнение само с MIG.
Фигура 2 показва микроструктурните характеристики на заварени съединения, включително зона на заваряване (WB), засегната от топлина -зона (HAZ) и основен метал (BM). Зоната на заваръчния шев се състои главно от равноосни дендрити, като зърната преминават от колоновидни към равноосни близо до линията на топене. В СБ се наблюдават металургични пори от 29–52 μm.
Фигура 3 представя разпределението на порите в различни региони. Порите в горния заваръчен шев (област А) са предимно металургични, образувани поради препятствието на излизане на мехурчета по време на втвърдяване.
Фигура 4 показва разпределението на микротвърдостта по заваръчните съединения. Както WB, така и HAZ показват омекване, като порите оказват по-голямо влияние върху намаляването на твърдостта, отколкото огрубяването на зърната. По-високите скорости на заваряване повишават средната твърдост, като се наблюдава малко по-висока твърдост в горните области на заваряване.
04 Заключение
Това изследване на съединения от алуминиева сплав 5A06 с дебелина 6,9 mm при лазерно -MIG хибридно заваряване дава следните заключения:
1. Лазерно-MIG хибридно заваряване постига добро проникване между 2–3,5 m/min, което значително подобрява качеството на заварката.
2. Порите се концентрират главно в горната заваръчна област, причинени от утаяване на водород и изпаряване на магнезий. Порьозността има по-голям ефект върху омекването на фугите, отколкото огрубяването на зърната.
3. Оптимални параметри: мощност на лазера 4,5 kW и скорост на заваряване 3 m/min, което дава ниска порьозност, малък размер на порите и благоприятно разпределение на микротвърдостта.
4. Правилният контрол на процеса (почистване на повърхността, защитен газ и оптимизиране на скоростта на заваряване) е от съществено значение за намаляване на порьозността и подобряване на работата на заварката.
справка
Оригинална публикация: Journal of Manufacturing Processes, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011
