Болатты алюминиймен байланыстырғанда, қосылу процесінде Fe және Al атомдары арасындағы реакция морт аралық қосылыстар (ММК) түзеді.Бұл IMC-тердің болуы қосылыстың механикалық беріктігін шектейді, сондықтан бұл қосылыстардың санын бақылау қажет.IMC түзілу себебі Fe-ның Al-де ерігіштігі нашар.Егер ол белгілі бір мөлшерден асып кетсе, дәнекерлеудің механикалық қасиеттеріне әсер етуі мүмкін.IMC қаттылық, шектеулі икемділік пен қаттылық және морфологиялық ерекшеліктер сияқты бірегей қасиеттерге ие.Зерттеулер көрсеткендей, басқа IMC-термен салыстырғанда, Fe2Al5 IMC қабаты ең сынғыш болып саналады (11,8).± 1,8 ГПа) IMC фазасы, сонымен қатар дәнекерлеудің бұзылуынан механикалық қасиеттердің төмендеуінің негізгі себебі болып табылады.Бұл мақалада реттелетін сақина режимі лазерінің көмегімен IF болаты мен 1050 алюминийінің қашықтан лазерлік дәнекерлеу процесі зерттеледі және лазер сәулесінің пішінінің металаралық қосылыстардың пайда болуына және механикалық қасиеттеріне әсері терең зерттеледі.Өзек/сақина қуат арақатынасын реттеу арқылы өткізгіштік режимінде өзек/сақина қуат коэффициенті 0,2 дәнекерлеу интерфейсін біріктіру бетінің жақсырақ ауданына қол жеткізуге және Fe2Al5 IMC қалыңдығын айтарлықтай азайтуға, осылайша қосылыстың ығысу беріктігін жақсартуға болатыны анықталды. .
Бұл мақалада IF болат пен 1050 алюминийді қашықтан лазермен дәнекерлеу кезінде интерметалдық қосылыстардың және механикалық қасиеттердің түзілуіне реттелетін сақиналы режимді лазердің әсері таныстырылады.Зерттеу нәтижелері көрсеткендей, өткізгіштік режимінде өзек/сақина қуатының арақатынасы 0,2 дәнекерлеу тігісінің байланыс бетінің үлкен ауданын қамтамасыз етеді, ол 97,6 Н/мм2 максималды ығысу беріктігімен көрсетіледі (біріктіру тиімділігі 71%).Сонымен қатар, қуат коэффициенті 1-ден асатын Гаусс сәулелерімен салыстырғанда, бұл Fe2Al5 интерметалл қосылысының (IMC) қалыңдығын 62% және жалпы IMC қалыңдығын 40% -ға айтарлықтай төмендетеді.Перфорация режимінде өткізгіштік режимімен салыстырғанда жарықтар мен төмен ығысу күші байқалды.Өзек/сақина қуатының арақатынасы 0,5 болған кезде дәнекерлеу тігісінде дәннің айтарлықтай тазартылғанын атап өткен жөн.
r=0 болғанда тек контурлық қуат өндіріледі, ал r=1 болғанда тек ядролық қуат өндіріледі.
Гаусс сәулесі мен сақиналы сәуле арасындағы қуат қатынасының r схемасы
а) дәнекерлеу құрылғысы;(b) дәнекерлеу профилінің тереңдігі мен ені;(c) Үлгі мен бекітпе параметрлерін көрсетудің схемалық диаграммасы
MC сынағы: Гаусс сәулесінде ғана дәнекерлеу тігісі бастапқыда таяз өткізгіштік режимінде (ID 1 және 2), содан кейін жартылай енетін құлыптау режиміне (ID 3-5) ауысады, айқын жарықтар пайда болады.Сақина қуаты 0-ден 1000 Вт-қа дейін өскен кезде, ID 7-де айқын жарықтар болмады және темірді байыту тереңдігі салыстырмалы түрде аз болды.Сақина қуаты 2000 және 2500 Вт (ID 9 және 10) дейін өскенде, бай темір аймағының тереңдігі артады.2500 Вт сақина қуатында шамадан тыс крекинг (ID 10).
MR сынағы: Өзек қуаты 500 және 1000 Вт (ID 11 және 12) арасында болғанда, дәнекерлеу тігісі өткізгіштік режимінде болады;ID 12 мен ID 7 салыстыру, жалпы қуат (6000 Вт) бірдей болғанымен, ID 7 құлыптау тесігі режимін жүзеге асырады.Бұл доминантты цикл сипаттамасына байланысты ID 12-де қуат тығыздығының айтарлықтай төмендеуіне байланысты (r=0,2).Жалпы қуат 7500 Вт (ID 15) жеткенде, толық ену режиміне қол жеткізуге болады және ID 7-де қолданылатын 6000 Втпен салыстырғанда, толық ену режимінің қуаты айтарлықтай артады.
IC сынағы: Өткізілген режимге (ID 16 және 17) 1500 Вт ядро қуаты мен 3000 Вт және 3500 Вт сақина қуатына қол жеткізілді.Негізгі қуат 3000 Вт және сақина қуаты 1500 Вт пен 2500 Вт (ID 19-20) арасында болғанда, бай темір мен бай алюминий арасындағы интерфейсте айқын жарықтар пайда болып, жергілікті енетін шағын тесік үлгісін қалыптастырады.Сақина қуаты 3000 және 3500 Вт (ID 21 және 22) болғанда, кілт тесігінің толық ену режиміне қол жеткізіңіз.
Оптикалық микроскоптың астындағы әрбір дәнекерлеу идентификациясының репрезентативті көлденең қимасының суреттері
4-сурет. (а) Дәнекерлеу сынақтарындағы шекті созылу беріктігі (UTS) мен қуат қатынасы арасындағы байланыс;(b) Барлық дәнекерлеу сынақтарының жалпы қуаты
5-сурет. (a) арақатынас пен UTS арасындағы байланыс;(b) Ұзарту мен ену тереңдігі мен UTS арасындағы байланыс;(c) Барлық дәнекерлеу сынақтары үшін қуат тығыздығы
Сурет 6. (ac) Викерс микроқаттылығы шегініс контурлық картасы;(df) Өткізгіштік режимді дәнекерлеуге арналған сәйкес SEM-EDS химиялық спектрлері;(g) болат пен алюминий арасындағы шекараның схемалық диаграммасы;(h) Fe2Al5 және өткізгіш режимдегі дәнекерлеудің жалпы IMC қалыңдығы
Сурет 7. (ac) Викерс микроқаттылығы шегініс контурлық картасы;(df) репрезентативті жергілікті ену перфорациясы режимінде дәнекерлеуге арналған сәйкес SEM-EDS химиялық спектрі
Сурет 8. (ac) Викерс микроқаттылығы шегініс контурлық картасы;(df) толық ену перфорациясы режимінде дәнекерлеуге арналған сәйкес SEM-EDS химиялық спектрі
Сурет 9. EBSD сызбасы темірге бай аймақтың (жоғарғы тақтайша) түйір өлшемін толық ену перфорациясы режимінің сынауында көрсетеді және дән мөлшерінің таралуын сандық түрде көрсетеді.
10-сурет. Бай темір мен бай алюминий арасындағы интерфейстің SEM-EDS спектрлері
Бұл зерттеу ARM лазерінің IF болат-1050 алюминий қорытпасының бір-біріне ұқсамайтын дәнекерленген қосылыстарындағы IMC қалыптасуына, микроқұрылымына және механикалық қасиеттеріне әсерін зерттеді.Зерттеу барысында дәнекерлеудің үш режимі (өткізу режимі, жергілікті ену режимі және толық ену режимі) және таңдалған үш лазер сәулесінің пішіні (Гаусс сәулесі, сақиналы сәуле және Гаусс сақиналы сәулесі) қарастырылды.Зерттеу нәтижелері гаусс сәулесінің және сақиналы сәуленің сәйкес қуат арақатынасын таңдау ішкі модальды көміртектің түзілуі мен микроқұрылымын бақылаудың негізгі параметрі болып табылатынын көрсетеді, осылайша дәнекерлеудің механикалық қасиеттерін барынша арттырады.Өткізгіштік режимде 0,2 қуат қатынасы бар дөңгелек арқалық дәнекерлеудің ең жақсы беріктігін қамтамасыз етеді (байланыс тиімділігі 71%).Перфорация режимінде гаусс сәулесі үлкен дәнекерлеу тереңдігін және жоғары арақатынасын береді, бірақ дәнекерлеу қарқындылығы айтарлықтай төмендейді.Қуат коэффициенті 0,5 сақиналы арқалық дәнекерленген тігістегі болат бүйірлік түйіршіктерін тазартуға айтарлықтай әсер етеді.Бұл сақиналы арқалықтың төменгі пик температурасына байланысты, бұл жылдамырақ салқындату жылдамдығына әкеледі және дәннің құрылымына дәнекерленген тігістің жоғарғы бөлігіне қарай Al еріген затының миграциясының өсуін шектеу әсері.Викерс микроқаттылығы мен Thermo Calc-тың фаза көлемінің пайыздық болжамы арасында күшті корреляция бар.Fe4Al13 көлемдік пайызы неғұрлым көп болса, микроқаттылық соғұрлым жоғары болады.
Жіберу уақыты: 25 қаңтар-2024 ж
