Էներգետիկ կարգավորվող օղակաձև կետային լազերի ազդեցությունը պողպատե ալյումինե լազերային եռակցված կողային հոդերի միջմետաղական միացությունների ձևավորման և մեխանիկական հատկությունների վրա

Պողպատը ալյումինին միացնելիս, միացման գործընթացում Fe և Al ատոմների միջև ռեակցիան առաջացնում է փխրուն միջմետաղական միացություններ (IMCs): Այս IMC-ների առկայությունը սահմանափակում է կապի մեխանիկական ուժը, հետևաբար անհրաժեշտ է վերահսկել այդ միացությունների քանակը: IMC-ների առաջացման պատճառն այն է, որ Al-ում Fe-ի լուծելիությունը վատ է։ Եթե ​​այն գերազանցում է որոշակի քանակությունը, դա կարող է ազդել եռակցման մեխանիկական հատկությունների վրա: IMC-ներն ունեն յուրահատուկ հատկություններ, ինչպիսիք են կարծրությունը, սահմանափակ ճկունությունը և ամրությունը, ինչպես նաև ձևաբանական առանձնահատկությունները: Հետազոտությունները ցույց են տվել, որ համեմատած այլ IMC-ների հետ, Fe2Al5 IMC շերտը լայնորեն համարվում է ամենափխրունը (11.8):± 1.8 ԳՊա) IMC փուլ, և նաև եռակցման ձախողման պատճառով մեխանիկական հատկությունների նվազման հիմնական պատճառն է: Այս փաստաթուղթը ուսումնասիրում է IF պողպատի և 1050 ալյումինի հեռավոր լազերային եռակցման գործընթացը՝ օգտագործելով կարգավորելի օղակաձև ռեժիմ լազեր, և խորությամբ ուսումնասիրում է լազերային ճառագայթի ձևի ազդեցությունը միջմետաղական միացությունների և մեխանիկական հատկությունների ձևավորման վրա: Կարգավորելով միջուկ/օղակ հզորության հարաբերակցությունը՝ պարզվեց, որ հաղորդման ռեժիմում միջուկ/օղակ հզորության 0,2 հարաբերակցությունը կարող է հասնել ավելի լավ եռակցման միջերեսի միացման մակերեսին և զգալիորեն նվազեցնել Fe2Al5 IMC-ի հաստությունը՝ դրանով իսկ բարելավելով հոդերի կտրող ուժը: .

Այս հոդվածը ներկայացնում է կարգավորվող օղակաձև ռեժիմի լազերի ազդեցությունը միջմետաղական միացությունների և մեխանիկական հատկությունների ձևավորման վրա IF պողպատի և 1050 ալյումինի հեռահար լազերային եռակցման ժամանակ: Հետազոտության արդյունքները ցույց են տալիս, որ հաղորդման ռեժիմում միջուկ/օղակ հզորության հարաբերակցությունը 0,2 ապահովում է եռակցման միջերեսի կապող մակերեսի ավելի մեծ տարածք, որն արտացոլվում է 97,6 Ն/մմ2 առավելագույն կտրվածքային ուժով (համատեղի արդյունավետությունը 71%): Բացի այդ, համեմատած 1-ից ավելի հզորության հարաբերակցությամբ Գաուսի ճառագայթների հետ, դա զգալիորեն նվազեցնում է Fe2Al5 միջմետաղային միացության (IMC) հաստությունը 62%-ով և ընդհանուր IMC հաստությունը 40%-ով։ Պերֆորացիայի ռեժիմում նկատվել են ճաքեր և ավելի ցածր կտրվածքային ուժ՝ համեմատած անցկացման ռեժիմի հետ: Հարկ է նշել, որ եռակցման կարի մեջ նկատվել է հատիկի զգալի մաքրում, երբ միջուկ/օղակ հզորության հարաբերակցությունը 0,5 էր:

Երբ r=0, առաջանում է միայն հանգույցի հզորությունը, մինչդեռ երբ r=1, ստեղծվում է միայն միջուկային հզորությունը:

Գաուսյան փնջի և օղակաձև փնջի միջև հզորության հարաբերակցության սխեմատիկ դիագրամ

ա) Եռակցման սարք; բ) Եռակցման պրոֆիլի խորությունը և լայնությունը. գ) Նմուշի և հարմարանքների պարամետրերի ցուցադրման սխեմատիկ դիագրամ

MC թեստ. Միայն Գաուսյան փնջի դեպքում եռակցման կարը սկզբում գտնվում է մակերեսային անցկացման ռեժիմում (ID 1 և 2), այնուհետև անցնում է մասնակի ներթափանցող փոսային ռեժիմի (ID 3-5), ակնհայտ ճեղքերով: Երբ օղակի հզորությունը բարձրացավ 0-ից մինչև 1000 Վտ, ID 7-ում ակնհայտ ճաքեր չկային, և երկաթի հարստացման խորությունը համեմատաբար փոքր էր: Երբ օղակի հզորությունը մեծանում է մինչև 2000 և 2500 Վտ (ID 9 և 10), երկաթե հարուստ գոտու խորությունը մեծանում է: Չափազանց ճեղքվածք 2500 վտ օղակի հզորությամբ (ID 10):

MR թեստ. Երբ միջուկի հզորությունը 500-ից 1000 Վտ է (ID 11 և 12), եռակցման կարը գտնվում է հաղորդման ռեժիմում. Համեմատելով ID 12-ը և ID 7-ը, չնայած ընդհանուր հզորությունը (6000w) նույնն է, ID 7-ն իրականացնում է կողպեքի անցքի ռեժիմ: Դա պայմանավորված է ID 12-ում հզորության խտության զգալի նվազմամբ՝ պայմանավորված գերիշխող օղակի բնութագրիչով (r=0.2): Երբ ընդհանուր հզորությունը հասնում է 7500 Վտ-ի (ID 15), կարելի է հասնել ամբողջական ներթափանցման ռեժիմի, և ID 7-ում օգտագործված 6000 Վտ-ի համեմատությամբ, լրիվ ներթափանցման ռեժիմի հզորությունը զգալիորեն մեծանում է:

IC փորձարկում. Անցկացված ռեժիմը (ID 16 և 17) ձեռք է բերվել 1500 վտ միջուկային հզորությամբ և 3000 վտ և 3500 վտ օղակների հզորությամբ: Երբ միջուկի հզորությունը 3000 վտ է, իսկ օղակի հզորությունը՝ 1500 վտ-ից մինչև 2500 վտ (ID 19-20), ակնհայտ ճաքեր են հայտնվում հարուստ երկաթի և հարուստ ալյումինի միջերեսում՝ ձևավորելով տեղական թափանցող փոքր անցք: Երբ օղակի հզորությունը 3000 և 3500 վտ է (ID 21 և 22), հասեք ներթափանցման բանալու անցքի ռեժիմին:

Եռակցման յուրաքանչյուր նույնականացման ներկայացուցչական խաչմերուկային պատկերներ օպտիկական մանրադիտակի տակ

Նկար 4. ա) Եռակցման փորձարկումներում վերջնական առաձգական ուժի (UTS) և հզորության հարաբերակցության հարաբերությունը. բ) Եռակցման բոլոր փորձարկումների ընդհանուր հզորությունը

Գծապատկեր 5. (ա) Հարաբերակցությունը կողմերի հարաբերակցության և UTS-ի միջև. բ) ընդլայնման և ներթափանցման խորության և UTS-ի միջև կապը. գ) Հզորության խտությունը եռակցման բոլոր փորձարկումների համար

Նկար 6. (ac) Vickers միկրոկարծրության նահանջների ուրվագծային քարտեզ; դզ) համապատասխան SEM-EDS քիմիական սպեկտրները ներկայացուցչական անցկացման եղանակով եռակցման համար. է) պողպատի և ալյումինի միջերեսի սխեմատիկ դիագրամ. ը) Fe2Al5 և հաղորդիչ ռեժիմի եռակցումների ընդհանուր IMC հաստությունը

Նկար 7. (ac) Vickers միկրոկարծրության նահանջների ուրվագծային քարտեզ; դզ) SEM-EDS քիմիական սպեկտրը ներկայացուցչական տեղական ներթափանցման պերֆորացիոն ռեժիմով եռակցման համար.

Նկար 8. (ac) Vickers միկրոկարծրության խորշման ուրվագծային քարտեզ; (դզ) Համապատասխան SEM-EDS քիմիական սպեկտրը ներկայացուցչական ամբողջական ներթափանցման պերֆորացիոն ռեժիմով եռակցման համար

Նկար 9. EBSD գծապատկերը ցույց է տալիս երկաթով հարուստ շրջանի (վերին ափսեի) հատիկի չափը ներթափանցման պերֆորացիայի ռեժիմի ամբողջական փորձարկման ժամանակ և քանակականացնում է հատիկի չափի բաշխումը:

Նկար 10. Հարուստ երկաթի և հարուստ ալյումինի միջերեսի SEM-EDS սպեկտրները

Այս ուսումնասիրությունը ուսումնասիրել է ARM լազերի ազդեցությունը IMC-ի ձևավորման, միկրոկառուցվածքի և մեխանիկական հատկությունների վրա IF պողպատ-1050 ալյումինե համաձուլվածքից տարբեր եռակցված հոդերի վրա: Ուսումնասիրությունը հաշվի է առել եռակցման երեք ռեժիմ (հաղորդման ռեժիմ, տեղական ներթափանցման ռեժիմ և ամբողջական ներթափանցման ռեժիմ) և լազերային ճառագայթների երեք ընտրված ձևեր (Գաուսի ճառագայթ, օղակաձև ճառագայթ և գաուսյան օղակաձև ճառագայթ): Հետազոտության արդյունքները ցույց են տալիս, որ Գաուսի փնջի և օղակաձև ճառագայթի համապատասխան հզորության հարաբերակցության ընտրությունը հիմնական պարամետր է ներքին մոդալ ածխածնի ձևավորումն ու միկրոկառուցվածքը վերահսկելու համար՝ դրանով իսկ առավելագույնի հասցնելով եռակցման մեխանիկական հատկությունները: Հաղորդման ռեժիմում 0,2 հզորության հարաբերակցությամբ շրջանաձև ճառագայթը ապահովում է եռակցման լավագույն ուժը (71% հոդերի արդյունավետություն): Պերֆորացիայի ռեժիմում Գաուսի ճառագայթը առաջացնում է եռակցման ավելի մեծ խորություն և ավելի մեծ հարաբերակցություն, սակայն եռակցման ինտենսիվությունը զգալիորեն նվազում է: 0,5 հզորության հարաբերակցությամբ օղակաձև ճառագայթը զգալի ազդեցություն ունի եռակցման կարի մեջ պողպատե կողային հատիկների մաքրման վրա: Սա պայմանավորված է օղակաձև ճառագայթի ցածր գագաթնակետային ջերմաստիճանով, որը հանգեցնում է ավելի արագ սառեցման արագության, և Al լուծույթի միգրացիայի աճի սահմանափակման էֆեկտով դեպի եռակցման կարի վերին հատվածը հացահատիկի կառուցվածքի վրա: Կա ուժեղ հարաբերակցություն Vickers միկրոկարծրության և Thermo Calc-ի ֆազային ծավալի տոկոսի կանխատեսման միջև: Որքան մեծ է Fe4Al13-ի ծավալային տոկոսը, այնքան բարձր է միկրոկարծրությունը: