01 Введение
Алюминиевый сплав 5А06 широко используется в автомобильной, аэрокосмической промышленности и производстве сосудов под давлением благодаря своей высокой прочности и превосходной коррозионной стойкости. Однако его высокая теплопроводность, низкая вязкость и высокая отражательная способность затрудняют лазерную сварку, что часто приводит к плохой формуемости и серьезным дефектам пористости. По сравнению с одиночной лазерной или MIG-сваркой, лазерная-гибридная сварка MIG демонстрирует превосходную энергетическую связь, стабильность расплавленной ванны и формуемость, улучшая глубину провара и устойчивость к пористости. Тем не менее, для алюминиевого сплава 5А06 испарение магния и изменение растворимости водорода по-прежнему приводят к значительным проблемам с пористостью, что требует дальнейшего изучения механизмов порообразования и оптимизации процесса. В настоящей работе исследован алюминиевый сплав 5А06 толщиной 6,9 мм, проанализированы микроструктура, распределение пористости, механизмы порообразования и изменение микротвердости сварных соединений при гибридной сварке. Он также исследует подходящие комбинации скорости сварки и мощности лазера.
02 Обзор
В исследовании систематически анализируются структурные характеристики и проблемы пористости соединений алюминиевого сплава 5А06 толщиной 6,9 мм при лазерной -гибридной сварке MIG. Это показывает, что скорость сварки является ключевым параметром, влияющим на формуемость, степень пористости и механические характеристики. Исследование идентифицирует пористость как основной дефект, вызванный двумя основными факторами: осаждением газообразного водорода во время быстрого затвердевания и испарением магния при высоких температурах с образованием пузырьков. Эти поры в основном сосредоточены в верхней половине шва. Наличие пор существенно снижает твердость шва. В то время как укрупнение зерна вызывает размягчение в зоне термического влияния (ЗТВ), размягчение в зоне сварного шва (ЗВ) происходит главным образом из-за пор. Исследование подчеркивает, что пористость оказывает гораздо большее влияние на снижение твердости, чем укрупнение зерна: локальная твердость падает до 29% от среднего значения. Сравнивались различные скорости сварки: слишком низкая (2 м/мин) приводила к агрегации пор и низкой твердости, а слишком высокая (3,5 м/мин) приводила к образованию пор, вызванных процессом в корне сварного шва. Было установлено, что оптимальная скорость сварки составляет 3 м/мин, что обеспечивает мелкие, равномерно распределенные поры, хорошее проплавление и более высокую твердость.
03 Цифры и анализ
На рис. 1 показана макроскопическая морфология сварных швов при различных параметрах процесса. Хорошее проплавление было достигнуто на скоростях 2–3,5 м/мин с полным формированием сварного шва и отсутствием трещин, что подчеркивает эффективность лазерной-гибридной сварки MIG по сравнению с только MIG.
На рис. 2 показаны микроструктурные характеристики сварных соединений, включая зону сварного шва (ЗВ), зону термического влияния (ЗТВ) и основной металл (БМ). Зона сварного шва в основном состоит из равноосных дендритов, причем вблизи линии сплавления зерна переходят от столбчатых к равноосным. В ВБ наблюдались металлургические поры размером 29–52 мкм.
На рис. 3 представлено распределение пор в разных регионах. Поры в верхнем сварном шве (область А) преимущественно металлургические и образуются из-за препятствия выходу пузырьков при затвердевании.
На рис. 4 показано распределение микротвердости по сварным соединениям. Как WB, так и HAZ продемонстрировали размягчение, причем поры оказали большее влияние на снижение твердости, чем укрупнение зерна. Более высокие скорости сварки повышают среднюю твердость, причем немного более высокая твердость наблюдается в верхних областях сварного шва.
04 Заключение
Исследование соединений алюминиевого сплава 5А06 толщиной 6,9 мм при лазерной -гибридной сварке MIG позволяет сделать следующие выводы:
1. Лазерная-гибридная сварка MIG обеспечивает хорошее проплавление при скорости 2–3,5 м/мин, что значительно улучшает качество сварного шва.
2. Поры в основном концентрируются в верхней зоне сварного шва, что обусловлено осаждением водорода и испарением магния. Пористость оказывает большее влияние на размягчение швов, чем на укрупнение зерна.
3. Оптимальные параметры: мощность лазера 4,5 кВт и скорость сварки 3 м/мин, обеспечивающие низкую пористость, малый размер пор и благоприятное распределение микротвердости.
4. Надлежащий контроль процесса (очистка поверхности, использование защитного газа и оптимизация скорости сварки) необходим для уменьшения пористости и улучшения характеристик сварки.
Ссылка
Оригинальная публикация: Журнал производственных процессов, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011.
