स्टील एल्यूमीनियम लेजर वेल्डेड लैप जोड़ों में इंटरमेटेलिक यौगिकों के गठन और यांत्रिक गुणों पर एक ऊर्जा समायोज्य कुंडलाकार स्पॉट लेजर का प्रभाव

स्टील को एल्यूमीनियम से जोड़ते समय, कनेक्शन प्रक्रिया के दौरान Fe और Al परमाणुओं के बीच प्रतिक्रिया से भंगुर इंटरमेटेलिक यौगिक (IMCs) बनते हैं। इन आईएमसी की उपस्थिति कनेक्शन की यांत्रिक शक्ति को सीमित करती है, इसलिए इन यौगिकों की मात्रा को नियंत्रित करना आवश्यक है। आईएमसी के गठन का कारण यह है कि अल में Fe की घुलनशीलता खराब है। यदि यह एक निश्चित मात्रा से अधिक है, तो यह वेल्ड के यांत्रिक गुणों को प्रभावित कर सकता है। आईएमसी में कठोरता, सीमित लचीलापन और क्रूरता और रूपात्मक विशेषताएं जैसे अद्वितीय गुण हैं। शोध में पाया गया है कि अन्य IMCs की तुलना में, Fe2Al5 IMC परत को व्यापक रूप से सबसे भंगुर माना जाता है (11.8)± 1.8 जीपीए) आईएमसी चरण, और वेल्डिंग विफलता के कारण यांत्रिक गुणों में कमी का मुख्य कारण भी है। यह पेपर एक समायोज्य रिंग मोड लेजर का उपयोग करके आईएफ स्टील और 1050 एल्यूमीनियम की रिमोट लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया की जांच करता है, और इंटरमेटेलिक यौगिकों और यांत्रिक गुणों के गठन पर लेजर बीम आकार के प्रभाव की गहराई से जांच करता है। कोर/रिंग पावर अनुपात को समायोजित करके, यह पाया गया कि चालन मोड के तहत, 0.2 का कोर/रिंग पावर अनुपात बेहतर वेल्ड इंटरफ़ेस बॉन्डिंग सतह क्षेत्र प्राप्त कर सकता है और Fe2Al5 IMC की मोटाई को काफी कम कर सकता है, जिससे जोड़ की कतरनी ताकत में सुधार हो सकता है। .

यह लेख IF स्टील और 1050 एल्यूमीनियम के रिमोट लेजर वेल्डिंग के दौरान इंटरमेटेलिक यौगिकों और यांत्रिक गुणों के निर्माण पर समायोज्य रिंग मोड लेजर के प्रभाव का परिचय देता है। शोध के नतीजे बताते हैं कि चालन मोड के तहत, 0.2 का कोर/रिंग पावर अनुपात एक बड़ा वेल्ड इंटरफ़ेस बॉन्डिंग सतह क्षेत्र प्रदान करता है, जो 97.6 एन/मिमी2 (71% की संयुक्त दक्षता) की अधिकतम कतरनी ताकत से परिलक्षित होता है। इसके अलावा, 1 से अधिक शक्ति अनुपात वाले गॉसियन बीम की तुलना में, यह Fe2Al5 इंटरमेटेलिक कंपाउंड (IMC) की मोटाई को 62% और कुल IMC मोटाई को 40% तक कम कर देता है। वेध मोड में, चालन मोड की तुलना में दरारें और कम कतरनी ताकत देखी गई। यह ध्यान देने योग्य है कि कोर/रिंग पावर अनुपात 0.5 होने पर वेल्ड सीम में महत्वपूर्ण अनाज शोधन देखा गया था।

जब r=0, केवल लूप पावर उत्पन्न होती है, जबकि जब r=1, केवल कोर पावर उत्पन्न होती है।

गॉसियन बीम और कुंडलाकार बीम के बीच शक्ति अनुपात r का योजनाबद्ध आरेख

(ए) वेल्डिंग डिवाइस; (बी) वेल्ड प्रोफ़ाइल की गहराई और चौड़ाई; (सी) नमूना और फिक्स्चर सेटिंग्स प्रदर्शित करने का योजनाबद्ध आरेख

एमसी परीक्षण: केवल गॉसियन बीम के मामले में, वेल्ड सीम शुरू में उथले चालन मोड (आईडी 1 और 2) में होता है, और फिर आंशिक रूप से मर्मज्ञ लॉकहोल मोड (आईडी 3-5) में बदल जाता है, जिसमें स्पष्ट दरारें दिखाई देती हैं। जब रिंग की शक्ति 0 से 1000 वॉट तक बढ़ गई, तो आईडी 7 पर कोई स्पष्ट दरारें नहीं थीं और लौह संवर्धन की गहराई अपेक्षाकृत कम थी। जब रिंग की शक्ति 2000 और 2500 डब्ल्यू (आईडी 9 और 10) तक बढ़ जाती है, तो समृद्ध लौह क्षेत्र की गहराई बढ़ जाती है। 2500w रिंग पावर (आईडी 10) पर अत्यधिक क्रैकिंग।

एमआर परीक्षण: जब कोर शक्ति 500 ​​और 1000 डब्ल्यू (आईडी 11 और 12) के बीच होती है, तो वेल्ड सीम चालन मोड में होता है; आईडी 12 और आईडी 7 की तुलना करने पर, हालांकि कुल शक्ति (6000w) समान है, आईडी 7 लॉक होल मोड लागू करता है। यह प्रमुख लूप विशेषता (आर = 0.2) के कारण आईडी 12 पर पावर घनत्व में महत्वपूर्ण कमी के कारण है। जब कुल शक्ति 7500 डब्ल्यू (आईडी 15) तक पहुंच जाती है, तो पूर्ण प्रवेश मोड प्राप्त किया जा सकता है, और आईडी 7 में प्रयुक्त 6000 डब्ल्यू की तुलना में, पूर्ण प्रवेश मोड की शक्ति में काफी वृद्धि होती है।

आईसी परीक्षण: संचालित मोड (आईडी 16 और 17) 1500w कोर पावर और 3000w और 3500w रिंग पावर पर हासिल किया गया था। जब कोर पावर 3000w है और रिंग पावर 1500w और 2500w (आईडी 19-20) के बीच है, तो समृद्ध लोहे और समृद्ध एल्यूमीनियम के बीच इंटरफेस में स्पष्ट दरारें दिखाई देती हैं, जिससे एक स्थानीय मर्मज्ञ छोटा छेद पैटर्न बनता है। जब रिंग पावर 3000 और 3500w (आईडी 21 और 22) हो, तो पूर्ण प्रवेश कीहोल मोड प्राप्त करें।

एक ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप के तहत प्रत्येक वेल्डिंग पहचान की प्रतिनिधि क्रॉस-अनुभागीय छवियां

चित्र 4. (ए) वेल्डिंग परीक्षणों में अंतिम तन्यता ताकत (यूटीएस) और शक्ति अनुपात के बीच संबंध; (बी) सभी वेल्डिंग परीक्षणों की कुल शक्ति

चित्र 5. (ए) पहलू अनुपात और यूटीएस के बीच संबंध; (बी) विस्तार और प्रवेश गहराई और यूटीएस के बीच संबंध; (सी) सभी वेल्डिंग परीक्षणों के लिए पावर घनत्व

चित्र 6. (एसी) विकर्स माइक्रोहार्डनेस इंडेंटेशन समोच्च मानचित्र; (डीएफ) प्रतिनिधि चालन मोड वेल्डिंग के लिए संबंधित एसईएम-ईडीएस रासायनिक स्पेक्ट्रा; (छ) स्टील और एल्यूमीनियम के बीच इंटरफेस का योजनाबद्ध आरेख; (ज) Fe2Al5 और प्रवाहकीय मोड वेल्ड की कुल IMC मोटाई

चित्र 7. (एसी) विकर्स माइक्रोहार्डनेस इंडेंटेशन समोच्च मानचित्र; (डीएफ) प्रतिनिधि स्थानीय प्रवेश वेध मोड वेल्डिंग के लिए संबंधित एसईएम-ईडीएस रासायनिक स्पेक्ट्रम

चित्र 8. (एसी) विकर्स माइक्रोहार्डनेस इंडेंटेशन समोच्च मानचित्र; (डीएफ) प्रतिनिधि पूर्ण प्रवेश वेध मोड वेल्डिंग के लिए संबंधित एसईएम-ईडीएस रासायनिक स्पेक्ट्रम

चित्र 9. ईबीएसडी प्लॉट पूर्ण प्रवेश वेध मोड परीक्षण में लौह समृद्ध क्षेत्र (ऊपरी प्लेट) के अनाज के आकार को दर्शाता है, और अनाज के आकार के वितरण की मात्रा निर्धारित करता है

चित्र 10. समृद्ध लौह और समृद्ध एल्यूमीनियम के बीच इंटरफ़ेस का SEM-EDS स्पेक्ट्रा

इस अध्ययन ने आईएफ स्टील-1050 एल्यूमीनियम मिश्र धातु डिसिमिलर लैप वेल्डेड जोड़ों में आईएमसी के गठन, माइक्रोस्ट्रक्चर और यांत्रिक गुणों पर एआरएम लेजर के प्रभावों की जांच की। अध्ययन में तीन वेल्डिंग मोड (चालन मोड, स्थानीय प्रवेश मोड, और पूर्ण प्रवेश मोड) और तीन चयनित लेजर बीम आकार (गॉसियन बीम, कुंडलाकार बीम, और गाऊसियन कुंडलाकार बीम) पर विचार किया गया। शोध के नतीजे बताते हैं कि गॉसियन बीम और कुंडलाकार बीम के उचित शक्ति अनुपात का चयन आंतरिक मोडल कार्बन के गठन और माइक्रोस्ट्रक्चर को नियंत्रित करने के लिए एक प्रमुख पैरामीटर है, जिससे वेल्ड के यांत्रिक गुणों को अधिकतम किया जा सकता है। संचालन मोड में, 0.2 के शक्ति अनुपात के साथ एक गोलाकार बीम सर्वोत्तम वेल्डिंग शक्ति (71% संयुक्त दक्षता) प्रदान करता है। वेध मोड में, गॉसियन बीम अधिक वेल्डिंग गहराई और उच्च पहलू अनुपात उत्पन्न करता है, लेकिन वेल्डिंग की तीव्रता काफी कम हो जाती है। 0.5 के पावर अनुपात के साथ कुंडलाकार बीम का वेल्ड सीम में स्टील साइड ग्रेन के शोधन पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। यह कुंडलाकार बीम के निचले शिखर तापमान के कारण तेज शीतलन दर के कारण होता है, और अनाज संरचना पर वेल्ड सीम के ऊपरी हिस्से की ओर अल विलेय प्रवासन के विकास प्रतिबंध प्रभाव के कारण होता है। विकर्स माइक्रोहार्डनेस और थर्मो कैल्क के चरण वॉल्यूम प्रतिशत की भविष्यवाणी के बीच एक मजबूत संबंध है। Fe4Al13 का आयतन प्रतिशत जितना बड़ा होगा, सूक्ष्म कठोरता उतनी ही अधिक होगी।