תַקצִיר
תכונה מכנית של מפרק מרותך היא גורם חיוני וקריטי ליישום נרחב של סגסוגת מגנזיום בייצור רכיבים. במחקר זה, נחקרו ההשפעות הסינרגטיות של לייזר מתנודד ותוספת אבקת Gd על המשיכות של מפרקי לייזר -MIG היברידית מרותכת מגנזיום. יתר על כן, מנגנון שיפור המשיכות הובהר בהתבסס על עידון גרגרים והתנהגות התפשטות סדקים. התארכות המפרק גדלה ב-145.3% בהשוואה לזו של ריתוך לייזר לא -מתנדנד. אפקט הערבול של לייזר מתנודד וצבירה של שלבים משקעים בנקודת -היתוך- גבוהה (Mg, Al)2ה' הביא לעידון התבואה. האניזוטרופיה הפלסטית של הריתוך הופחתה עקב כיוון הגרגירים האקראי, שהושרה על ידי מבנה הריתוך ההומוגני. כתוצאה מכך, ההפעלה של 〈c + a〉 החלקת נקע היה משופר, שהיה גורם המפתח לשיפור הפלסטיות. במהלך תהליך התפשטות הסדקים, כיוון התבואה סובב על ידי תאומים ושופרה התאימות הגיאומטרית של גרגרים סמוכים. כתוצאה מכך, התפשטות הסדקים לאורך גבול התבואה נבלמת ביעילות. הממצאים של מחקר זה תורמים לקידום הלייזר המתנודד עם טכנולוגיית ריתוך הזנת כוח ומספקים התייחסות חשובה לשיפור המשיכות של מפרקים מרותכים מסגסוגת מגנזיום.
איור. 1. תרשים סכמטי של לייזר מתנודד-תהליך ריתוך מילוי כוח Gd היברידי של MIG.
טבלה 2. לייזר מתנודד-פרמטרי ריתוך של מילוי כוח Gd היברידי של MIG.
| פרמטרים של ריתוך | ערכים |
|---|---|
| כוח לייזרP(kW) | 2.2 |
| מהירות הזנת חוטיםvf(מ/דקה) | 5.0, 5.5 |
| מהירות ריתוךvw(מ"מ/שניות) | 30, 35, 40 |
| תדר נדנוד בלייזרf(הרץ) | 50, 100, 150, 200 |
| קוטר נדנוד בלייזרD(מ"מ) | 1 |
| מהירות סיבוב של מזין אבקהvr(ליטר/דקה) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| קצב זרימת הגז המוביל של מזין האבקהvc(סל"ד) |
6.0, 7.5, 9.0
|
פריצת דרך חדשה לריתוך מגבירה באופן דרמטי את גמישות סגסוגת מגנזיום
צוות מחקר חשף התקדמות משמעותית בריתוך סגסוגת מגנזיום, והוכיח ששילוב של טכנולוגיית לייזר מתנודדת ותוספת אבקת גדוליניום (Gd) יכול לשפר באופן דרמטי את המשיכות של מפרקים מרותכים היברידיים בלייזר-MIG.
סגסוגות מגנזיום מוערכות בשל התכונות הקלות שלהן, אך לעיתים קרובות עומדות בפני מגבלות עקב משיכות ריתוך לקויה. המחקר החדש מראה שניתן לשפר את התארכות המפרק על ידי145%בהשוואה לריתוך לייזר רגיל שאינו-מתנדנד.
לדברי החוקרים, השיפור נובע מכךעידון תבואהושינויים בהתנהגות התפשטות הסדקים. הלייזר המתנודד יוצר אפקט ערבול, בעוד שמשקעים גבוהים של -היתוך- (Mg,Al)₂Gd עוזרים לעדן את המיקרו-מבנה. תהליך זה מפחית אניזוטרופיה פלסטית על ידי כיוון אקראי של גרגירים, מה שמשפר את ההפעלה של החלקה קריטית של 〈c + a〉 נקע -, מנגנון מפתח לשיפור הפלסטיות.
בנוסף, במהלך התפשטות הסדקים, כיוון התבואה מסתובב באמצעות תאומים, מה שמגביר את התאימות הגיאומטרית בין גרגירים שכנים. זה למעשה מפריע לסדקים לעבור לאורך גבולות התבואה.
הממצאים מציעים תובנות חדשות לגבי ריתוך בסיוע -מתנדנד בלייזר- עם הזנת אבקה ומציגים מסלול מבטיח לשיפור הביצועים המכניים של רכיבי סגסוגת מגנזיום בתעשייה.
לאחר הריתוך, הדגימות הוכנו עבור מתכות, מיקרוסקופ אלקטרוני סורק (SEM), עקיפה מפוזרת של-אלקטרון חזרה (EBSD), מיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת (TEM) וניתוח מאפיינים מכניים. הדגימה נטחנה תחילה בניירות זכוכית מטאלוגרפיים, מלוטשת ולאחר מכן כוסתה בתמיסות קורוזיביות כדי לבחון את מבנה הריתוך. דגימות ה-EBSD לובשו אלקטרוליטי בתמיסה המכילה n-butanol מתנול פרכלוראט ביחס של 6:34:60, בהתאמה. הדגימות לוטשו במשך 25 שניות ב-20 מעלות עם מתח של 25 וולט וזרם של 0.6 A. בדיקות המתיחה בוצעו בקצב העמסה של 2.0 מ"מ לדקה, והתוצאות התקבלו על ידי חישוב הממוצע של שלוש דגימות. כדי לחקור את התנהגות התפשטות הסדקים, נבחרו דגימות מתיחה מחורצות בקצה אחד (SENT) וקצות החריצים הספציפיים יוצרו באזור הריתוך.
3. תוצאות
3.1. מורפולוגיות ריתוך
לייזר נדנוד יכול לשפר את היווצרות הריתוך ולחסל את פגמי הריתוך ביעילות. טבלה 3 מציגה את המורפולוגיות של הריתוך והחתך -עם תהליכים שונים בריתוך היברידית בלייזר-MIG. ריתוך הלייזר-MIG ההיברידי הורכב מאזור קשת רחב ורדוד בחלק העליון, ואזור לייזר עמוק וצר בתחתית. כאשר מהירות הזנת החוט הייתה 5.0 מ' לדקה, נצפו פגמים תחתונים ולא מרותכים בגב הריתוך, כפי שמוצג באיור (א) בטבלה 3. תוך הגדלת מהירות הזנת החוט, ניתן היה לדכא את הפגמים הלא מרותכים. עם זאת, המשכיות הריתוך הייתה גרועה עם חתכים תחתונים שנותרו. וניתן היה להבחין בפגם הקריסה בצד הקדמי של הריתוך, כפי שמוצג באיור (ב) של טבלה 3. תוך הגברת מהירות הריתוך, הריתוך וצורת החתך- שלו היו ללא פגמים, אך ניתן היה להבחין בנתזים קלים על פני הריתוך, כפי שמוצג באיור (ג) בטבלה 3. ככל שמהירות הריתוך המסומנת גדלה ל-40 מ"מ. עם קריסה וחיתוך. נצפתה ירידה בולטת ברוחב הריתוך, כפי שמוצג באיור (ד) של
טבלה 3.
טבלה 3. מורפולוגיות ריתוך וחתכים- עם תהליכי ריתוך שונים.
| מורפולוגיות ריתוך וחתכים- | פרמטרים של ריתוך | היווצרות ריתוך | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(מ/דקה) | vw(מ"מ/שניות) | f(הרץ) | ||
|
|
5.0 | 30 | / | חתכים ופגמים לא מרותכים |
|
|
5.5 | 30 | / | המשכיות לקויה, קריסה וחתכים |
|
|
5.5 | 35 | / | ניתזים קלים |
|
|
5.5 | 40 | / | ממוטט ומחתך |
|
|
5.5 | 35 | 50 | לְעַרְעֵר |
|
|
5.5 | 35 | 100 | בנוי היטב |
|
|
5.5 | 35 | 150 | הבדל גדול בזווית פינות ופגמים תחתיים |
|
|
5.5 | 35 | 200 |
הבדל זווית פינה גדול |
