Saat menyambung baja dengan aluminium, reaksi antara atom Fe dan Al selama proses penyambungan membentuk senyawa intermetalik getas (IMC). Kehadiran IMC ini membatasi kekuatan mekanik sambungan, oleh karena itu perlu dilakukan pengendalian kuantitas senyawa tersebut. Alasan terbentuknya IMC adalah karena kelarutan Fe dalam Al buruk. Jika melebihi jumlah tertentu dapat mempengaruhi sifat mekanik lasan. IMC memiliki sifat unik seperti kekerasan, keuletan dan ketangguhan terbatas, serta ciri morfologi. Penelitian telah menemukan bahwa dibandingkan dengan IMC lainnya, lapisan IMC Fe2Al5 secara luas dianggap paling rapuh (11,8± 1,8 GPa) fasa IMC, dan juga menjadi penyebab utama penurunan sifat mekanik akibat kegagalan pengelasan. Makalah ini menyelidiki proses pengelasan laser jarak jauh baja IF dan aluminium 1050 menggunakan laser mode cincin yang dapat disesuaikan, dan menyelidiki secara mendalam pengaruh bentuk sinar laser terhadap pembentukan senyawa intermetalik dan sifat mekanik. Dengan menyesuaikan rasio daya inti/cincin, ditemukan bahwa dalam mode konduksi, rasio daya inti/cincin sebesar 0,2 dapat mencapai luas permukaan ikatan antarmuka las yang lebih baik dan secara signifikan mengurangi ketebalan IMC Fe2Al5, sehingga meningkatkan kekuatan geser sambungan. .
Artikel ini memperkenalkan pengaruh laser mode cincin yang dapat disesuaikan terhadap pembentukan senyawa intermetalik dan sifat mekanik selama pengelasan laser jarak jauh pada baja IF dan aluminium 1050. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dalam mode konduksi, rasio daya inti/cincin sebesar 0,2 memberikan luas permukaan ikatan antarmuka las yang lebih besar, yang tercermin dari kekuatan geser maksimum sebesar 97,6 N/mm2 (efisiensi sambungan sebesar 71%). Selain itu, dibandingkan dengan balok Gaussian dengan rasio daya lebih besar dari 1, hal ini secara signifikan mengurangi ketebalan senyawa intermetalik Fe2Al5 (IMC) sebesar 62% dan total ketebalan IMC sebesar 40%. Pada mode perforasi, retakan dan kekuatan geser yang lebih rendah diamati dibandingkan dengan mode konduksi. Perlu dicatat bahwa kehalusan butiran yang signifikan diamati pada lapisan las ketika rasio kekuatan inti/cincin adalah 0,5.
Ketika r=0, hanya daya loop yang dihasilkan, sedangkan ketika r=1, hanya daya inti yang dihasilkan.
Diagram skema rasio daya r antara balok Gaussian dan balok annular
(a) Alat las; (b) Kedalaman dan lebar profil las; (c) Diagram skematik untuk menampilkan pengaturan sampel dan perlengkapan
Tes MC: Hanya dalam kasus balok Gaussian, lapisan las pada awalnya berada dalam mode konduksi dangkal (ID 1 dan 2), dan kemudian beralih ke mode lubang kunci penetrasi sebagian (ID 3-5), dengan munculnya retakan yang jelas. Ketika daya cincin ditingkatkan dari 0 menjadi 1000 W, tidak ada retakan yang jelas pada ID 7 dan kedalaman pengayaan besi relatif kecil. Ketika daya cincin meningkat menjadi 2000 dan 2500 W (ID 9 dan 10), kedalaman zona kaya besi meningkat. Retak berlebihan pada daya dering 2500w (ID 10).
Uji MR: Ketika daya inti antara 500 dan 1000 W (ID 11 dan 12), lapisan las berada dalam mode konduksi; Membandingkan ID 12 dan ID 7, meskipun total daya (6000w) sama, ID 7 menerapkan mode lubang kunci. Hal ini disebabkan penurunan kepadatan daya yang signifikan pada ID 12 karena karakteristik loop dominan (r=0.2). Ketika daya total mencapai 7500 W (ID 15), mode penetrasi penuh dapat dicapai, dan dibandingkan dengan 6000 W yang digunakan pada ID 7, kekuatan mode penetrasi penuh meningkat secara signifikan.
Tes IC: Mode yang dilakukan (ID 16 dan 17) dicapai pada daya inti 1500w dan daya cincin 3000w dan 3500w. Ketika daya inti 3000w dan daya cincin antara 1500w dan 2500w (ID 19-20), retakan yang jelas muncul pada antarmuka antara kaya besi dan kaya aluminium, membentuk pola lubang kecil tembus lokal. Ketika daya cincin 3000 dan 3500w (ID 21 dan 22), capai mode lubang kunci penetrasi penuh.
Gambar penampang representatif dari setiap identifikasi pengelasan di bawah mikroskop optik
Gambar 4. (a) Hubungan antara kekuatan tarik ultimat (UTS) dan rasio daya pada pengujian pengelasan; (b) Kekuatan total dari semua pengujian pengelasan
Gambar 5. (a) Hubungan rasio aspek dan UTS; (b) Hubungan antara penyuluhan dan kedalaman penetrasi serta UTS; (c) Kepadatan daya untuk semua pengujian pengelasan
Gambar 6. (ac) Peta kontur lekukan kekerasan mikro Vickers; (df) Spektrum kimia SEM-EDS yang sesuai untuk pengelasan mode konduksi yang representatif; (g) Diagram skema antarmuka antara baja dan aluminium; (h) Fe2Al5 dan ketebalan IMC total las mode konduktif
Gambar 7. (ac) Peta kontur lekukan kekerasan mikro Vickers; (df) Spektrum kimia SEM-EDS yang sesuai untuk pengelasan mode perforasi penetrasi lokal yang representatif
Gambar 8. (ac) Peta kontur lekukan kekerasan mikro Vickers; (df) Spektrum kimia SEM-EDS yang sesuai untuk pengelasan mode perforasi penetrasi penuh yang representatif
Gambar 9. Plot EBSD menunjukkan ukuran butir daerah kaya besi (pelat atas) dalam pengujian mode perforasi penetrasi penuh, dan mengkuantifikasi distribusi ukuran butir
Gambar 10. Spektrum SEM-EDS dari antarmuka antara kaya besi dan kaya aluminium
Penelitian ini menyelidiki efek laser ARM pada pembentukan, struktur mikro, dan sifat mekanik IMC pada sambungan las lap berbeda paduan aluminium baja-1050 IF. Studi ini mempertimbangkan tiga mode pengelasan (mode konduksi, mode penetrasi lokal, dan mode penetrasi penuh) dan tiga bentuk sinar laser yang dipilih (sinar Gaussian, sinar annular, dan sinar annular Gaussian). Hasil penelitian menunjukkan bahwa pemilihan rasio daya balok Gaussian dan balok annular yang tepat merupakan parameter kunci untuk mengontrol pembentukan dan struktur mikro karbon modal internal, sehingga memaksimalkan sifat mekanik las. Dalam mode konduksi, balok melingkar dengan rasio daya 0,2 memberikan kekuatan pengelasan terbaik (efisiensi sambungan 71%). Dalam mode perforasi, sinar Gaussian menghasilkan kedalaman pengelasan yang lebih besar dan rasio aspek yang lebih tinggi, namun intensitas pengelasan berkurang secara signifikan. Balok annular dengan rasio daya 0,5 mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap kehalusan butiran samping baja pada lapisan las. Hal ini disebabkan oleh suhu puncak yang lebih rendah dari balok annular yang menyebabkan laju pendinginan lebih cepat, dan efek pembatasan pertumbuhan dari migrasi zat terlarut Al menuju bagian atas lapisan las pada struktur butiran. Ada korelasi kuat antara kekerasan mikro Vickers dan prediksi persentase volume fase Thermo Calc. Semakin besar persentase volume Fe4Al13 maka kekerasan mikronya semakin tinggi.
Waktu posting: 25 Januari 2024
