Astratto
Le proprietà meccaniche del giunto saldato sono un fattore essenziale e critico per l'ampia applicazione della lega di magnesio nella produzione di componenti. In questo studio sono stati analizzati gli effetti sinergici del laser oscillante e dell'aggiunta di polvere di Gd sulla duttilità dei giunti in lega di magnesio saldati ibridi laser-MIG. Inoltre, il meccanismo di miglioramento della duttilità è stato chiarito sulla base dell'affinamento del grano e del comportamento di propagazione delle cricche. L'allungamento del giunto è aumentato del 145,3% rispetto a quello della saldatura laser non oscillante. L'effetto di agitazione del laser oscillante e l'aggregazione di fasi precipitate ad alto-punto di fusione-(Mg, Al)2Dio ha portato alla raffinazione del grano. L'anisotropia plastica della saldatura è stata ridotta grazie all'orientamento randomizzato dei grani, indotto dalla microstruttura omogenea della saldatura. Di conseguenza, l'attivazione di 〈c + a〉 Lo scivolamento della lussazione è stato migliorato, il che è stato il fattore chiave per il miglioramento della plasticità. Durante il processo di propagazione della cricca, l'orientamento dei grani è stato ruotato da due punti gemelli ed è stata migliorata la compatibilità geometrica dei grani adiacenti. Di conseguenza, la propagazione delle cricche lungo il bordo grano è stata efficacemente ostacolata. I risultati di questo studio contribuiscono al progresso della tecnologia di saldatura laser oscillante con alimentazione di potenza e forniscono un prezioso riferimento per migliorare la duttilità dei giunti saldati in lega di magnesio.
Fig. 1. Diagramma schematico del processo di saldatura di riempimento di potenza ibrida Gd con laser oscillante-.
Tabella 2. Parametri di saldatura di riempimento di potenza con laser oscillante -MIG ibrido Gd.
| Parametri di saldatura | valori |
|---|---|
| Potenza del laserP(kW) | 2.2 |
| Velocità di avanzamento del filovf(m/min) | 5.0, 5.5 |
| Velocità di saldaturavw(mm/s) | 30, 35, 40 |
| Frequenza oscillante del laserf(Hz) | 50, 100, 150, 200 |
| Diametro oscillante del laserD(mm) | 1 |
| Velocità di rotazione dell'alimentatore polverevr(l/min) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| Portata del gas di trasporto dell'alimentatore di polverevc(giri/min) |
6.0, 7.5, 9.0
|
Una nuova innovazione nel campo della saldatura aumenta notevolmente la duttilità della lega di magnesio
Un gruppo di ricerca ha svelato un progresso significativo nella saldatura delle leghe di magnesio, dimostrando che una combinazione di tecnologia laser oscillante e aggiunta di polvere di gadolinio (Gd) può migliorare notevolmente la duttilità dei giunti saldati ibridi laser-MIG.
Le leghe di magnesio sono apprezzate per le loro proprietà leggere, ma spesso devono affrontare limitazioni dovute alla scarsa duttilità della saldatura. Il nuovo studio mostra che l'allungamento articolare può essere migliorato145%rispetto alla saldatura laser convenzionale non-oscillante.
Secondo i ricercatori, il miglioramento viene daraffinazione del granoe cambiamenti incomportamento di propagazione delle cricche. Il laser oscillante crea un effetto di agitazione, mentre i precipitati ad alto-punto di fusione-(Mg,Al)₂Gd aiutano a perfezionare la microstruttura. Questo processo riduce l'anisotropia plastica randomizzando l'orientamento dei grani, il che migliora l'attivazione dello scorrimento critico della dislocazione 〈c + a〉 - un meccanismo chiave per una migliore plasticità.
Inoltre, durante la propagazione delle cricche, l’orientamento dei grani ruota attraverso il gemellaggio, aumentando la compatibilità geometrica tra i grani vicini. Ciò impedisce efficacemente alle crepe di spostarsi lungo i confini del grano.
I risultati offrono nuove informazioni sulla saldatura oscillante-laser-assistita con alimentazione di polvere e presentano un percorso promettente per migliorare le prestazioni meccaniche dei componenti in lega di magnesio nell'industria.
Dopo la saldatura, i campioni sono stati preparati per il microscopio metallurgico, il microscopio elettronico a scansione (SEM), la diffrazione retrosparsa di elettroni-(EBSD), il microscopio elettronico a trasmissione (TEM) e l'analisi delle proprietà meccaniche. Il campione è stato prima macinato con carte abrasive metallografiche, lucidato e poi corroso con soluzioni corrosive per esaminare la microstruttura della saldatura. I campioni EBSD sono stati lucidati elettroliticamente in una soluzione contenente n-butanolo metanolo perclorato con un rapporto di 6:34:60, rispettivamente. I campioni sono stati lucidati per 25 s a -20 gradi con tensione di 25 V e corrente di 0,6 A. Le prove di trazione sono state eseguite con una velocità di carico di 2,0 mm/min e i risultati sono stati ottenuti calcolando la media di tre campioni. Per studiare il comportamento di propagazione delle cricche, sono stati selezionati provini di trazione con intaglio a bordo singolo (SENT) e le punte specifiche dell'intaglio sono state fabbricate nella zona di saldatura.
3. Risultati
3.1. Morfologie di saldatura
Il laser oscillante potrebbe migliorare la formazione della saldatura ed eliminare i difetti di saldatura in modo efficiente. La tabella 3 mostra le morfologie della saldatura e della sezione trasversale con diversi processi nella saldatura ibrida laser-MIG. La saldatura ibrida laser-MIG era composta da una zona ad arco ampia e poco profonda nella parte superiore e da una zona laser profonda e stretta nella parte inferiore. Quando la velocità di avanzamento del filo era di 5,0 m/min, sono stati osservati sottosquadri e difetti non saldati sul retro della saldatura, come mostrato nella Fig. (a) della Tabella 3. Aumentando la velocità di avanzamento del filo, è stato possibile eliminare i difetti non saldati. Tuttavia, la continuità della saldatura era scarsa e rimanevano dei sottosquadri. E il difetto di collasso potrebbe essere osservato sul lato anteriore della saldatura, come mostrato nella Fig. (b) della Tabella 3. Aumentando la velocità di saldatura, la saldatura e la sua forma in sezione trasversale- erano prive di difetti ma si potevano osservare leggeri spruzzi sulla superficie della saldatura, come mostrato nella Fig. (c) della Tabella 3. Quando la velocità di saldatura aumentava a 40 mm/s, la formazione della saldatura si deteriorava notevolmente con collasso e sottosquadro. È stata osservata una notevole diminuzione della larghezza della saldatura, come illustrato nella Fig. (d) del
Tabella 3.
Tabella 3. Morfologie e sezioni trasversali-di saldatura con diversi processi di saldatura.
| Morfologie e sezioni trasversali- delle saldature | Parametri di saldatura | Formazione di saldature | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(m/min) | vw(mm/s) | f(Hz) | ||
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|
5.0 | 30 | / | Sottosquadri e difetti non saldati |
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5.5 | 30 | / | Scarsa continuità, crolli e sottosquadri |
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5.5 | 35 | / | Leggeri schizzi |
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5.5 | 40 | / | Crollo e sottosquadro |
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5.5 | 35 | 50 | Sottosquadro |
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5.5 | 35 | 100 | Ben formato |
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5.5 | 35 | 150 | Grande differenza dell'angolo d'angolo e difetti di sottosquadro |
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5.5 | 35 | 200 |
Grande differenza dell'angolo d'angolo |
