01 مقدمة
يتم استخدام سبائك الألومنيوم 5A06 على نطاق واسع في صناعات السيارات والفضاء وأوعية الضغط نظرًا لقوتها العالية ومقاومتها الممتازة للتآكل. ومع ذلك، فإن الموصلية الحرارية العالية واللزوجة المنخفضة والانعكاسية العالية تجعل اللحام بالليزر أمرًا صعبًا، مما يؤدي غالبًا إلى ضعف القابلية للتشكيل وعيوب مسامية شديدة. بالمقارنة مع اللحام بالليزر الفردي أو لحام MIG، يُظهر اللحام الهجين بالليزر-MIG اقترانًا فائقًا للطاقة، واستقرارًا لحوض السباحة المنصهر، وقابلية للتشكيل، مما يحسن الاختراق العميق ومقاومة المسامية. ومع ذلك، بالنسبة لسبائك الألومنيوم 5A06، لا يزال تبخر المغنيسيوم وتغيرات ذوبان الهيدروجين يؤدي إلى مشاكل مسامية كبيرة، مما يستلزم إجراء مزيد من البحث في آليات تكوين المسام وتحسين العملية. تركز هذه الدراسة على سبائك الألومنيوم 5A06 بسمك 6.9 ملم، وتحليل البنية المجهرية، وتوزيع المسام، وآليات تكوين المسام، وتغيرات الصلابة الدقيقة للوصلات الملحومة تحت اللحام الهجين. كما يستكشف أيضًا مجموعات مناسبة من سرعة اللحام وقوة الليزر.
02 نظرة عامة
يقوم البحث بتحليل منهجي للخصائص الهيكلية وقضايا المسامية لمفاصل سبائك الألومنيوم 5A06 بسمك 6.9 مم تحت اللحام الهجين بالليزر -MIG. ويكشف أن سرعة اللحام هي المعلمة الرئيسية التي تؤثر على قابلية التشكيل ومعدل المسامية والأداء الميكانيكي. وحددت الدراسة المسامية باعتبارها العيب الأساسي، الناجم عن عاملين رئيسيين: ترسب غاز الهيدروجين أثناء التصلب السريع، وتبخر المغنيسيوم في درجات حرارة عالية لتشكيل فقاعات. وتتركز هذه المسام بشكل رئيسي في النصف العلوي من اللحام. وجود المسام يقلل بشكل كبير من صلابة المفاصل. بينما يؤدي خشونة الحبوب إلى تليين المنطقة -المتأثرة بالحرارة (HAZ)، فإن التليين في منطقة اللحام (WB) يرجع بشكل أساسي إلى المسام. يسلط البحث الضوء على أن المسامية لها تأثير أكبر بكثير على تقليل الصلابة من خشونة الحبوب، حيث تنخفض الصلابة المحلية إلى 29% من متوسط القيمة. تمت مقارنة سرعات اللحام المختلفة: أدت السرعة المنخفضة جدًا (2 م/دقيقة) إلى تراكم المسام وانخفاض الصلابة، في حين أدت السرعة العالية جدًا (3.5 م/دقيقة) إلى معالجة- المسام المستحثة عند جذر اللحام. تم العثور على سرعة اللحام المثالية لتكون 3 م/دقيقة، مما حقق مسامًا دقيقة وموزعة بشكل موحد واختراق جيد وصلابة أعلى.
03 أرقام وتحليلات
يوضح الشكل 1 الشكل العياني للحامات تحت معلمات عملية مختلفة. تم تحقيق اختراق جيد بسرعات تتراوح بين 2-3.5 م/دقيقة، مع تشكيل لحام كامل وبدون تشققات، مما يسلط الضوء على فعالية اللحام الهجين بالليزر -MIG مقارنة بـ MIG وحده.
يوضح الشكل 2 خصائص البنية المجهرية للمفاصل الملحومة، بما في ذلك منطقة اللحام (WB)، والمنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ)، والمعادن الأساسية (BM). تتكون منطقة اللحام في المقام الأول من التشعبات متساوية المحاور، مع انتقال الحبيبات من عمودية إلى متساوية المحور بالقرب من خط الاندماج. وقد لوحظت المسام المعدنية من 29 إلى 52 ميكرومتر في الضفة الغربية.
ويعرض الشكل 3 توزيع المسام في مناطق مختلفة. المسام الموجودة في اللحام العلوي (المنطقة أ) هي في المقام الأول معدنية، تتشكل بسبب عرقلة هروب الفقاعات أثناء التصلب.
ويبين الشكل 4 توزيع الصلابة الدقيقة عبر وصلات اللحام. أظهر كل من WB وHAZ تليينًا، حيث تمارس المسام تأثيرًا أكبر على تقليل الصلابة مقارنة بخشونة الحبوب. أدت سرعات اللحام الأعلى إلى زيادة متوسط الصلابة، مع ملاحظة صلابة أعلى قليلاً في مناطق اللحام العلوية.
04 الاستنتاج
توفر هذه الدراسة التي أجريت على وصلات سبائك الألومنيوم 5A06 بسمك 6.9 مم تحت اللحام الهجين MIG - بالليزر الاستنتاجات التالية:
1. يحقق اللحام الهجين MIG بالليزر- اختراقًا جيدًا يتراوح بين 2–3.5 م/دقيقة، مما يؤدي إلى تحسين جودة اللحام بشكل ملحوظ.
2. تتركز المسام بشكل رئيسي في منطقة اللحام العلوية، بسبب هطول الهيدروجين وتبخر المغنيسيوم. المسامية لها تأثير أكبر على تليين المفاصل من خشونة الحبوب.
3. المعلمات المثالية: طاقة الليزر 4.5 كيلو واط وسرعة اللحام 3 م/دقيقة، مما يؤدي إلى مسامية منخفضة وحجم مسام صغير وتوزيع مناسب للصلابة الدقيقة.
4. يعد التحكم السليم في العملية (تنظيف السطح والغاز الواقي وتحسين سرعة اللحام) أمرًا ضروريًا لتقليل المسامية وتحسين أداء اللحام.
مرجع
المنشور الأصلي: مجلة عمليات التصنيع، https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011
