Las Sinar Laser, kalayan kecepatan anu luhur, presisi anu luhur sareng karakteristik non-kontak, seueur dianggo dina widang sapertos mobil, aerospace, sareng alat éléktronik, khususna nunjukkeun kaunggulan unik dina sambungan bahan anu béda. Nanging, retakan solidifikasi (Solidification Cracking) anu dihasilkeun nalika prosés las mangrupikeun salah sahiji cacad konci anu ngawatesan aplikasi industri na. Retakan ieu biasana lumangsung dina ahir solidifikasi dina zona fusi (Fusion Zone), anu dipicu ku pangaruh gabungan tina setrés termal, penyusutan solidifikasi sareng pilem cair dina wates butir, sacara signifikan ngirangan sipat mékanis sareng umur kacapean tina sambungan.
1. Mékanisme formasi
Mékanisme inti tina retakan solidifikasi aya dina sésa pilem cair dina wates butir di ahir solidifikasi. Salila prosés solidifikasi, kolam cair dibagi kana tilu zona: zona cair bébas, zona cair diwatesan, sareng zona padet, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 1. Dina zona cair diwatesan, aliran cairan diblokir sareng henteu tiasa ngimbangan galur anu dihasilkeun ku penyusutan solidifikasi, anu ngahasilkeun pamisahan wates butir. Babandingan énergi wates butir (γgb) sareng énergi antarmuka padet-cair (γsl) nangtukeun stabilitas pilem cair: upami γgb < 2γsl, pilem cair henteu stabil sareng koalesensi butir lumangsung; sabalikna, pilem cair stabil sareng inisiasi retakan condong kajadian.
Salajengna, formasi retakan solidifikasi ogé aya hubunganana sareng sipat metalurgi bahan-bahan éta. Bahan-bahan anu béda-béda gaduh ciri solidifikasi anu béda, sapertos kisaran suhu solidifikasi, laju penyusutan solidifikasi, sareng distribusi unsur paduan, jsb. Ciri-ciri ieu mangaruhan sensitivitas retakan. Salaku conto, dina bahan anu ngandung seueur fase eutektik titik lebur anu handap, sensitivitas retakan solidifikasi langkung luhur sabab fase eutektik ieu condong ngabentuk pilem cair anu kontinyu nalika solidifikasi, sahingga ngainténsifkeun formasi retakan.
Salilaprosés las laser, parameter pangelasan sapertos kakuatan laser, kecepatan pangelasan, sareng ukuran titik ogé gaduh dampak kana formasi retakan solidifikasi. Parameter ieu mangaruhan asupan panas sareng gradien suhu salami prosés pangelasan, sahingga ngarobih struktur solidifikasi sareng morfologi butiran. Salaku conto, kakuatan laser anu langkung luhur sareng kecepatan pangelasan anu langkung handap ngahasilkeun asupan panas anu langkung ageung sareng laju pendinginan anu langkung laun, anu ngamajukeun kamekaran kristal kolumnar sareng ningkatkeun sensitivitas retakan. Sabalikna, kakuatan laser anu langkung handap sareng kecepatan pangelasan anu langkung luhur nyababkeun asupan panas anu langkung alit sareng laju pendinginan anu langkung gancang, ngagampangkeun formasi kristal anu sami sareng ngirangan sensitivitas retakan.
2. Ukuran-ukuran panyurangan
Pikeun sacara efektif ngurangan retakan solidifikasi dinalas laser, para panalungtik parantos ngajukeun rupa-rupa strategi, anu utamina museur kana ngontrol struktur butir, ngaoptimalkeun parameter pangelasan, sareng ningkatkeun sipat bahan. Ku cara ngamurnikeun struktur butir, jumlah wates butir tiasa ningkat, sareng konsentrasi konsentrasi tegangan tiasa dikirangan, sahingga ngirangan formasi retakan. Panilitian nunjukkeun yén ku ngagunakeun téknologi osilasi sinar laser, kristal kolom tiasa dirobih janten kristal anu sami-sami halus tanpa nambihan bahan sanés. Osilasi sinar laser tiasa nyebarkeun énergi laser, nyababkeun kolam cair ngahasilkeun turbulensi, sahingga megatkeun arah kamekaran kristal kolom sareng ngamajukeun formasi kristal sami-sami, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 3. Salian ti éta, osilasi sinar laser ogé tiasa ningkatkeun lébar kolam cair, ngirangan gradien suhu, sareng manjangkeun waktos solidifikasi kolam cair, anu kondusif pikeun difusi zat terlarut sareng ngeusian deui pilem cair, sahingga sacara signifikan ngirangan sensitivitas retakan solidifikasi.
Sebaran pilem cair wates butir dina bentuk kolam anu béda-béda.
Diagram skematis tina kolam las anu dilelehan, a, b) tanpa osilasi, c, d) osilasi lateral, e, f) osilasi longitudinal, g, h) osilasi sirkumferensial.
Salian ti étasinar laserTéhnologi osilasi, ngagunakeun sumber laser ganda ogé mangrupikeun salah sahiji metode anu efektif pikeun ngurangan retakan solidifikasi. Sumber laser ganda tiasa ngahontal transformasi tina kristal kolom ka kristal anu sami-sami ku cara ngaoptimalkeun siklus termal, sahingga ngirangan ukuran butir sareng konsentrasi galur. Salaku conto, nalika nganggo laser CO₂ salaku sumber panas utama sareng laser pulsa Nd:YAG salaku sumber panas tambahan, siklus termal anu dioptimalkeun tiasa kabentuk nalika ngelas, ngamajukeun formasi kristal anu sami-sami sareng ngirangan sensitivitas retakan solidifikasi, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4.
Ngaoptimalkeun parameter pangelasan ogé mangrupikeun cara anu penting pikeun ngurangan retakan solidifikasi. Ku cara nyaluyukeun parameter sapertos kakuatan laser, kecepatan pangelasan, sareng ukuran titik, input panas sareng gradien suhu salami prosés pangelasan tiasa dikontrol, sahingga mangaruhan struktur solidifikasi sareng morfologi butiran. Panilitian parantos nunjukkeun yén perlakuan pemanasan awal tiasa ngirangan laju pendinginan, ngamajukeun formasi kristal anu sami-sami, sareng ku kituna ngirangan sensitivitas retakan solidifikasi, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 5. Salian ti éta, metode sapertos nganggo pangelasan laser pulsa sareng ningkatkeun kecepatan pangelasan ogé tiasa ngahontal transformasi tina kristal kolom ka kristal anu sami-sami ku cara ngarobih input panas sareng laju pendinginan, sahingga ngirangan sensitivitas retakan.
Gambar 5. a) Teu dipanaskeun, b) Butir-butir anu tos dipanaskeun sateuacanna dina suhu 300°C.
Nalika ngelas bahan anu béda nganggo laser, kusabab bédana anu signifikan dina sipat fisik sareng kimia antara bahan, sanyawa intermetalik anu rapuh gampang kabentuk, anu mangrupikeun salah sahiji panyabab utama retakan solidifikasi. Ku alatan éta, nyaluyukeun parameter sareng setélan laser pikeun ngirangan formasi atanapi jumlah sanyawa intermetalik ogé mangrupikeun strategi anu penting pikeun nyegah retakan solidifikasi. Salaku conto, dina pangelasan laser bahan tambaga-aluminium anu béda, ku cara ngontrol offset sinar laser sareng kecepatan pangelasan, babandingan campuran tambaga sareng aluminium dina kolam cair tiasa dikirangan, sahingga ngirangan formasi sanyawa intermetalik anu rapuh sareng ngirangan sensitivitas retakan. Salian ti éta, nganggo bahan pangisi ogé tiasa ningkatkeun kinerja sambungan anu dilas sareng ngirangan formasi retakan. Bahan pangisi tiasa ngirangan formasi sanyawa intermetalik ku cara ngarobih komposisi sareng mikrostruktur sambungan anu dilas sareng ningkatkeun kateguhan sambungan anu dilas.
Retakan solidifikasi mangrupikeun salah sahiji cacad umum dina prosés pangelasan laser. Mékanisme formasi na rumit sareng ngalibatkeun interaksi sababaraha faktor sapertos panas, mékanika, sareng metalurgi. Ku cara nalungtik sacara jero mékanisme formasi retakan solidifikasi, dasar téoritis tiasa disayogikeun pikeun ngurangan retakan. Dina sababaraha taun ka pengker, para panaliti parantos ngajukeun rupa-rupa strategi pikeun ngurangan retakan solidifikasi, anu utamina fokus kana ngontrol struktur butir, ngaoptimalkeun parameter pangelasan, sareng ningkatkeun sipat bahan. Praktek parantos ngabuktikeun yén strategi ieu tiasa sacara efektif ngirangan sensitivitas retakan solidifikasi dugi ka tingkat anu tangtu sareng ningkatkeun kualitas sareng reliabilitas pangelasan laser. Nanging, kusabab kompleksitas sareng rupa-rupa prosés pangelasan laser, masih aya sababaraha kakurangan dina panilitian ayeuna. Salaku conto, pikeun mékanisme inhibisi retakan solidifikasi dina bahan sareng kaayaan pangelasan anu béda, panilitian anu langkung jero masih diperyogikeun.
Waktos posting: 20-Mar-2025
