Pangaruh laser titik annular anu tiasa diatur énergina kana formasi sareng sipat mékanis sanyawa intermetalik dina sambungan pangkuan anu dilas laser baja aluminium.

Nalika nyambungkeun baja kana aluminium, réaksi antara atom Fe sareng Al salami prosés sambungan ngabentuk sanyawa intermetalik rapuh (IMC). Ayana IMC ieu ngawatesan kakuatan mékanis sambungan, ku kituna perlu pikeun ngontrol jumlah sanyawa ieu. Alesan pikeun kabentukna IMC nyaéta kalarutan Fe dina Al goréng. Upami ngaleuwihan jumlah anu tangtu, éta tiasa mangaruhan sipat mékanis las. IMC gaduh sipat unik sapertos karasa, daktilitas sareng kateguhan anu terbatas, sareng fitur morfologis. Panalungtikan parantos mendakan yén dibandingkeun sareng IMC anu sanés, lapisan IMC Fe2Al5 sacara lega dianggap paling rapuh (11.8± 1.8 GPa) fase IMC, sareng ogé mangrupikeun alesan utama turunna sipat mékanis kusabab kagagalan las. Makalah ieu nalungtik prosés las laser jarak jauh tina baja IF sareng aluminium 1050 nganggo laser mode cincin anu tiasa disaluyukeun, sareng nalungtik sacara jero pangaruh bentuk sinar laser kana formasi sanyawa intermetalik sareng sipat mékanis. Ku cara nyaluyukeun babandingan kakuatan inti/cincin, kapanggih yén dina mode konduksi, babandingan kakuatan inti/cincin 0,2 tiasa ngahontal luas permukaan beungkeutan antarmuka las anu langkung saé sareng sacara signifikan ngirangan ketebalan Fe2Al5 IMC, sahingga ningkatkeun kakuatan geser sambungan.

Artikel ieu ngenalkeun pangaruh laser mode ring anu tiasa disaluyukeun kana formasi sanyawa intermetalik sareng sipat mékanis salami pangelasan laser jarak jauh baja IF sareng aluminium 1050. Hasil panilitian nunjukkeun yén dina mode konduksi, rasio kakuatan inti/ring 0,2 nyayogikeun luas permukaan beungkeutan antarmuka las anu langkung ageung, anu dicerminkan ku kakuatan geser maksimum 97,6 N/mm2 (efisiensi sambungan 71%). Salaku tambahan, dibandingkeun sareng balok Gaussian kalayan rasio kakuatan langkung ageung tibatan 1, ieu sacara signifikan ngirangan ketebalan sanyawa intermetalik Fe2Al5 (IMC) ku 62% sareng total ketebalan IMC ku 40%. Dina mode perforasi, retakan sareng kakuatan geser anu langkung handap katingali dibandingkeun sareng mode konduksi. Perlu dicatet yén panyaringan butir anu signifikan katingali dina sambungan las nalika rasio kakuatan inti/ring 0,5.

Nalika r=0, ngan ukur daya loop anu dihasilkeun, sedengkeun nalika r=1, ngan ukur daya inti anu dihasilkeun.

Diagram skematis babandingan daya r antara sinar Gaussian sareng sinar annular

(a) Alat las; (b) Jero sareng lébar profil las; (c) Diagram skematis pikeun nampilkeun setélan sampel sareng fixture

Tés MC: Ngan dina kasus balok Gaussian, sambungan las mimitina aya dina modeu konduksi déét (ID 1 sareng 2), teras transisi ka modeu liang konci anu nembus sabagian (ID 3-5), kalayan retakan anu jelas muncul. Nalika kakuatan cingcin ningkat tina 0 dugi ka 1000 W, teu aya retakan anu jelas dina ID 7 sareng jerona pangayaan beusi relatif alit. Nalika kakuatan cingcin ningkat ka 2000 sareng 2500 W (ID 9 sareng 10), jerona zona beusi anu beunghar ningkat. Retakan anu kaleuleuwihi dina kakuatan cingcin 2500w (ID 10).

Tés MR: Nalika kakuatan inti antara 500 sareng 1000 W (ID 11 sareng 12), sambungan las aya dina modeu konduksi; Ngabandingkeun ID 12 sareng ID 7, sanaos kakuatan total (6000w) sami, ID 7 nerapkeun modeu liang konci. Ieu kusabab panurunan kapadetan kakuatan anu signifikan dina ID 12 kusabab karakteristik loop dominan (r = 0,2). Nalika kakuatan total ngahontal 7500 W (ID 15), modeu penetrasi pinuh tiasa kahontal, sareng dibandingkeun sareng 6000 W anu dianggo dina ID 7, kakuatan modeu penetrasi pinuh ningkat sacara signifikan.

Tés IC: Modeu anu dilakukeun (ID 16 sareng 17) kahontal dina kakuatan inti 1500w sareng kakuatan cingcin 3000w sareng 3500w. Nalika kakuatan inti 3000w sareng kakuatan cingcin antara 1500w sareng 2500w (ID 19-20), retakan anu jelas katingali dina antarmuka antara beusi anu beunghar sareng aluminium anu beunghar, ngabentuk pola liang leutik anu nembus lokal. Nalika kakuatan cingcin 3000 sareng 3500w (ID 21 sareng 22), kahontal modeu liang konci penetrasi pinuh.

Gambar potongan melintang anu representatif tina unggal idéntifikasi las dina mikroskop optik

Gambar 4. (a) Hubungan antara kakuatan tarik pamungkas (UTS) sareng babandingan daya dina uji las; (b) Daya total sadaya uji las

Gambar 5. (a) Hubungan antara rasio aspék sareng UTS; (b) Hubungan antara éksténsi sareng jerona penetrasi sareng UTS; (c) Kapadatan daya pikeun sadaya tés pangelasan

Gambar 6. (ac) Peta kontur indentasi mikrohardness Vickers; (df) Spéktra kimia SEM-EDS anu saluyu pikeun pangelasan modeu konduksi anu representatif; (g) Diagram skematis antarmuka antara baja sareng aluminium; (h) Fe2Al5 sareng ketebalan IMC total tina las modeu konduktif

Gambar 7. (ac) Peta kontur indentasi mikrohardness Vickers; (df) Spéktrum kimia SEM-EDS anu saluyu pikeun pangelasan modeu perforasi penetrasi lokal anu representatif

Gambar 8. (ac) Peta kontur indentasi mikrohardness Vickers; (df) Spéktrum kimia SEM-EDS anu saluyu pikeun pangelasan modeu perforasi penetrasi pinuh anu representatif

Gambar 9. Plot EBSD nunjukkeun ukuran butir daérah anu beunghar beusi (pelat luhur) dina uji modeu perforasi penetrasi pinuh, sareng ngitung distribusi ukuran butir

Gambar 10. Spéktrum SEM-EDS tina antarmuka antara beusi beunghar sareng aluminium beunghar

Panilitian ieu nalungtik pangaruh laser ARM kana formasi, mikrostruktur, sareng sipat mékanis IMC dina sambungan las anu béda dina IF steel-1050 aluminium alloy. Panilitian ieu mertimbangkeun tilu modeu pangelasan (modeu konduksi, modeu penetrasi lokal, sareng modeu penetrasi pinuh) sareng tilu bentuk sinar laser anu dipilih (sinar Gaussian, sinar annular, sareng sinar annular Gaussian). Hasil panilitian nunjukkeun yén milih babandingan kakuatan anu pas tina sinar Gaussian sareng sinar annular mangrupikeun parameter konci pikeun ngontrol formasi sareng mikrostruktur karbon modal internal, ku kituna ngamaksimalkeun sipat mékanis las. Dina modeu konduksi, sinar sirkular kalayan babandingan kakuatan 0,2 nyayogikeun kakuatan pangelasan anu pangsaéna (efisiensi sambungan 71%). Dina modeu perforasi, sinar Gaussian ngahasilkeun jerona pangelasan anu langkung ageung sareng babandingan aspék anu langkung luhur, tapi inténsitas pangelasan dikirangan sacara signifikan. Sinar annular kalayan babandingan kakuatan 0,5 gaduh dampak anu signifikan kana panyampurnaan butiran sisi baja dina sambungan las. Ieu disababkeun ku suhu puncak anu langkung handap tina balok annular anu ngarah kana laju pendinginan anu langkung gancang, sareng pangaruh pangwatesan pertumbuhan tina migrasi zat terlarut Al ka arah bagian luhur jahitan las dina struktur serat. Aya korélasi anu kuat antara mikrohardness Vickers sareng prediksi Thermo Calc ngeunaan persentase volume fase. Beuki ageung persentase volume Fe4Al13, beuki luhur mikrohardness.