01 บทนำเกี่ยวกับกระดาษ
โลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง-ที่มีนิกเกิล- เป็นวัสดุที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง แสดงการเสียรูปที่ซับซ้อน-ไม่สม่ำเสมอที่อุณหภูมิสูง เนื่องจากความหลากหลายของโครงสร้างจุลภาคในโซนฟิวชัน (FZ) -โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) และวัสดุฐาน (BM) ของโครงสร้างที่เชื่อมด้วยเลเซอร์- ซึ่งส่งผลต่อความสามารถในการรับน้ำหนัก-ของแบริ่งและอายุการใช้งานของส่วนประกอบ วิธีการทดสอบแบบเดิมมีปัญหาในการวัดคุณสมบัติทางกลอย่างแม่นยำ และไม่สามารถคาดการณ์-การเสียรูปของอุณหภูมิสูงได้อย่างแม่นยำ เพื่อจัดการกับความท้าทายนี้ การศึกษานี้ได้ใช้-แนวทางการทำงานร่วมกันและการสร้างแบบจำลองหลายขนาด โดยมุ่งเน้นไปที่ความหลากหลายของคุณสมบัติ-โซนขนาดเล็กในข้อต่อที่เชื่อมด้วยเลเซอร์- ด้วยการผสานรวมการเยื้องระดับนาโน การจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ (FE) และเทคนิคการทดสอบสหสัมพันธ์ของภาพดิจิทัล (DIC) ทำให้เกิดวิธีการทำนายการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอ-ในช่วงอุณหภูมิ 20-800 องศาได้
02 ภาพรวมข้อความแบบเต็ม
การศึกษานี้ใช้ซูเปอร์อัลลอยที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก-ของ GH3536 เป็นวัสดุทดลองเพื่อดำเนินการแสดงลักษณะเฉพาะและการสร้างแบบจำลองของพฤติกรรมการเปลี่ยนรูปเนื่องจากความร้อนที่แตกต่างกันของข้อต่อที่เชื่อมด้วยเลเซอร์- ด้วยการบูรณาการการเยื้องระดับนาโน การจำลอง FE และเทคนิคการทดสอบ DIC รวมกับแบบจำลองความแข็ง (แบบจำลอง Ludwick) และวิธีการระบุพารามิเตอร์แบบไร้มิติ จะช่วยตรวจสอบคุณสมบัติทางกลระดับจุลภาค-และรูปแบบการเปลี่ยนรูปของ FZ, HAZ และ BM ภายในช่วงอุณหภูมิ 20-800 องศา ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าวิธีการหลาย-สเกลนี้สามารถรับพารามิเตอร์เชิงกลของแต่ละพื้นที่ย่อย- ได้อย่างแม่นยำ โดยมีข้อผิดพลาดด้านความแข็งแรงของผลผลิตสูงสุดเพียง 9.8% เมื่อเทียบกับผลการทดสอบ DIC ที่ 800 องศา ค่าเบี่ยงเบนรูปร่างที่ไม่สม่ำเสมอ-ของชิ้นงานทดสอบแรงดึง FZ ที่มีความกว้าง 3.0 มม. จะสูงถึง 67% การใช้แบบจำลองนี้กับเพลทชนและการทดสอบการดัดงอข้อต่อ T- ยืนยันอิทธิพลของคุณสมบัติเฉพาะที่ต่อสมรรถนะที่อุณหภูมิสูง- โดยอธิบายความสัมพันธ์ภายในระหว่างความหลากหลายทางโครงสร้าง-ภูมิภาคขนาดเล็กและพฤติกรรมการเสียรูป การศึกษานี้อธิบายกลไกหลักของการเสียรูปต่างกันในข้อต่อเชื่อมโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง- กล่าวถึงปัญหาการเสียรูปไม่สม่ำเสมอซึ่งวิธีการดั้งเดิมพยายามแก้ไข และยังคงรักษาคุณค่าทางทฤษฎีและวิศวกรรมที่สำคัญสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเชื่อมในการบินและอวกาศและสาขาที่เกี่ยวข้อง
รูปที่ 03
visually analyses the load-depth (P-h) curves of nanoindentation for BM, HAZ, and FZ of laser-welded GH3536 high-temperature alloy joints from 20℃ to 800℃, revealing that the micro-mechanical properties of the laser-welded GH3536 alloy joints exhibit a gradient distribution of BM>HAZ>FZ และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิทำให้ความแตกต่างนี้รุนแรงขึ้น ที่ 500 องศา เส้นโค้งจะแสดงความผันผวนแบบหยักซึ่งสอดคล้องกับปรากฏการณ์ปอร์เทแว็ง-ปรากฏการณ์เลอชาเตลิเยร์ (PLC) ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ความไม่เสถียรของพลาสติกที่เกิดจากความเครียดแบบไดนามิกระหว่างการเปลี่ยนรูปพลาสติกของโลหะผสมที่มีอุณหภูมิสูง-ที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก
รูปที่ 1 เส้นโค้ง P-h ของการทดสอบการเยื้องในภูมิภาคต่างๆ ที่อุณหภูมิต่างกัน: (a) 20 องศา ; (ข) 300 องศา ; (ค) 500 องศา ; (ง) 800 องศา
รูปที่ 2 แสดงการทดสอบแรงดึง DIC ของข้อต่อโลหะผสมอุณหภูมิสูงที่เชื่อม GH3536 -ด้วยเลเซอร์-ที่ 20 องศา ซึ่งบ่งชี้ว่า FZ มีคุณสมบัติทางกลที่อ่อนแอที่สุด โดยมีความเครียด 0.544 ที่ 350 วินาที ตามด้วย HAZ ในขณะที่ BM เปลี่ยนรูปน้อยที่สุด โดยแสดงให้เห็นด้วยสายตาว่า-การเสียรูปไม่สม่ำเสมอซึ่งเกิดจากประสิทธิภาพของพื้นที่ขนาดเล็ก- ความแตกต่าง กราฟทดสอบ DIC ตรงกับเส้นโค้งของ extensometer ซึ่งยืนยันความถูกต้องและความน่าเชื่อถือของเทคนิค DIC ในการระบุลักษณะเฉพาะของการเสียรูปเฉพาะจุดของรอยเชื่อม
Figure 3 shows the uniaxial tensile simulation of localised properties in different regions of laser-welded GH3536 high-temperature alloy joints, indicating that the strain distribution consistently follows FZ>HAZ>BM ในทุกอุณหภูมิ และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นจะทำให้การเสียรูปไม่สม่ำเสมอ-รุนแรงขึ้น เส้นโค้งการจำลอง FE ตรงกับเส้นโค้งการทดลองอย่างใกล้ชิด โดยมีข้อผิดพลาดด้านความแข็งแรงของผลผลิตสูงสุดเพียง 9.8% ตรวจสอบความถูกต้องของการผกผันของรอยเยื้องนาโนบวกกับแบบจำลอง Ludwick ที่แก้ไขแล้ว และให้การสนับสนุนที่เชื่อถือได้สำหรับการคาดการณ์-ประสิทธิภาพการให้บริการที่อุณหภูมิสูงและเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเชื่อม
รูปที่ 4 นำเสนอแผนผังรูปร่างของความเครียดพลาสติกที่เท่ากันที่ 20 องศาสำหรับข้อต่ออัลลอยด์อุณหภูมิสูง-ที่เชื่อมด้วยเลเซอร์ GH3536- ที่มีความกว้าง FZ ต่างกัน ผลลัพธ์บ่งชี้ว่า FZ มักเป็นบริเวณที่มีการเสียรูปที่มีความเข้มข้นในทุกอุณหภูมิ ที่ความกว้าง FZ 3.0 มม. การเสียรูปไม่สม่ำเสมอ-มีนัยสำคัญ โดยมีค่าเบี่ยงเบน 68% จากการเสียรูปสม่ำเสมอที่ 800 องศา และความเบี่ยงเบนนี้จะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ อิทธิพลของความกว้าง FZ ต่อความสม่ำเสมอของการเสียรูปแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มแบบไม่เชิงเส้นของการเพิ่มขึ้นครั้งแรกแล้วลดลง ที่ 1.5 มม. การไม่เปลี่ยนรูป-จะมีความสม่ำเสมอน้อยลงเนื่องจากข้อจำกัดของวัสดุฐานที่แข็งแกร่ง และที่ 4.5 มม. และ 6.0 มม. จะอ่อนลงเนื่องจากการกระจายความเค้นใหม่ เป็นที่ชัดเจนว่า 3.0 มม. เป็นความกว้างวิกฤตที่ควรหลีกเลี่ยง โดยให้คำแนะนำที่สำคัญในการปรับพารามิเตอร์กระบวนการเชื่อมให้เหมาะสม
