01 Introduksjon
5A06 aluminiumslegering er mye brukt i bil-, romfarts- og trykkbeholderindustrien på grunn av sin høye styrke og utmerkede korrosjonsbestandighet. Imidlertid gjør dens høye termiske ledningsevne, lave viskositet og høye reflektivitet lasersveising utfordrende, noe som ofte fører til dårlig formbarhet og alvorlige porøsitetsfeil. Sammenlignet med enkeltlaser- eller MIG-sveising demonstrerer laser-MIG-hybridsveising overlegen energikobling, smeltet bassengstabilitet og formbarhet, og forbedrer dyp penetrasjon og motstand mot porøsitet. Ikke desto mindre, for 5A06 aluminiumslegering, fører fordampning av magnesium og løselighetsendringene til hydrogen fortsatt til betydelige porøsitetsproblemer, noe som krever ytterligere undersøkelse av poredannelsesmekanismer og prosessoptimalisering. Denne studien fokuserer på 6,9 mm tykk 5A06 aluminiumslegering, og analyserer mikrostrukturen, porøsitetsfordelingen, poredannelsesmekanismene og mikrohardhetsvariasjonene til sveisede skjøter under hybridsveising. Den utforsker også passende kombinasjoner av sveisehastighet og laserkraft.
02 Oversikt
Forskningen analyserer systematisk de strukturelle egenskapene og porøsitetsproblemene til 6,9 mm tykke 5A06 aluminiumslegeringsskjøter under laser-MIG hybridsveising. Den avslører at sveisehastighet er nøkkelparameteren som påvirker formbarhet, porøsitetshastighet og mekanisk ytelse. Studien identifiserer porøsitet som den primære defekten, forårsaket av to hovedfaktorer: hydrogengassutfelling under rask størkning, og magnesiumfordampning ved høye temperaturer som danner bobler. Disse porene er hovedsakelig konsentrert i den øvre halvdelen av sveisen. Tilstedeværelsen av porer reduserer leddhardheten betydelig. Mens kornforgrovning forårsaker mykning i den varme-påvirkede sonen (HAZ), skyldes mykning i sveisesonen (WB) hovedsakelig porene. Forskningen fremhever at porøsitet har en langt større innvirkning på hardhetsreduksjon enn kornforgrovning, med lokal hardhet som faller til så lavt som 29 % av gjennomsnittsverdien. Ulike sveisehastigheter ble sammenlignet: for lav (2 m/min) resulterte i poreaggregering og lav hardhet, mens for høy (3,5 m/min) førte til prosess{15}}induserte porer ved sveiseroten. Den optimale sveisehastigheten ble funnet å være 3 m/min, noe som ga fine, jevnt fordelte porer, god penetrasjon og høyere hardhet.
03 Figurer og analyser
Figur 1 illustrerer den makroskopiske morfologien til sveiser under forskjellige prosessparametere. God penetrasjon ble oppnådd ved hastigheter mellom 2–3,5 m/min, med fullstendig sveisedannelse og ingen sprekker, noe som fremhever effektiviteten til laser-MIG hybridsveising sammenlignet med MIG alene.
Figur 2 viser de mikrostrukturelle egenskapene til sveisede skjøter, inkludert sveisesone (WB), varme-påvirket sone (HAZ) og basismetall (BM). Sveisesonen består primært av likeaksede dendritter, med korn som går fra søyleformede til likeaksede nær smeltelinjen. Metallurgiske porer på 29–52 μm ble observert i WB.
Figur 3 viser porefordelingen i forskjellige regioner. Porene i den øvre sveisen (Region A) er primært metallurgiske, dannet på grunn av blokkering av bobleflukt under størkning.
Figur 4 viser mikrohardhetsfordelingen over sveiseskjøter. Både WB og HAZ viste mykning, med porer som hadde større innflytelse på hardhetsreduksjon enn kornforgrovning. Høyere sveisehastigheter økte gjennomsnittlig hardhet, med noe høyere hardhet observert i de øvre sveiseområdene.
04 Konklusjon
Denne studien av 6,9 mm tykke 5A06 aluminiumslegeringsskjøter under laser-MIG hybridsveising gir følgende konklusjoner:
1. Laser-MIG hybridsveising oppnår god penetrasjon mellom 2–3,5 m/min, noe som forbedrer sveisekvaliteten betydelig.
2. Porene konsentreres hovedsakelig i det øvre sveiseområdet, forårsaket av hydrogenutfelling og magnesiumfordampning. Porøsitet har større effekt på leddmykning enn kornforgrovning.
3. Optimale parametere: lasereffekt 4,5 kW og sveisehastighet 3 m/min, gir lav porøsitet, liten porestørrelse og gunstig mikrohardhetsfordeling.
4. Riktig prosesskontroll (overflaterengjøring, beskyttelsesgass og optimalisering av sveisehastighet) er avgjørende for å redusere porøsiteten og forbedre sveiseytelsen.
Referanse
Originalpublikasjon: Journal of Manufacturing Processes, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011
