กลยุทธ์ใหม่สำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของโลหะผสมแมกนีเซียม - ทีมงานของศาสตราจารย์ Chen Hui ที่มหาวิทยาลัย Southwest Jiaotong: การทำงานร่วมกันของเลเซอร์แบบสั่น + ผง Gd ช่วยเพิ่มความเป็นพลาสติกของการเชื่อมด้วยเลเซอร์โลหะผสมแมกนีเซียมได้อย่างมาก

เชิงนามธรรม

สมบัติทางกลของรอยเชื่อมเป็นปัจจัยสำคัญและสำคัญสำหรับการใช้งานแมกนีเซียมอัลลอยด์อย่างกว้างขวางในการผลิตชิ้นส่วน ในการศึกษานี้ ได้มีการศึกษาผลการทำงานร่วมกันของการออสซิลเลเตอร์เลเซอร์และการเติมผง Gd ต่อความเหนียวของข้อต่อโลหะผสมแมกนีเซียมที่เชื่อมด้วยเลเซอร์-MIG แบบไฮบริด นอกจากนี้ กลไกการเพิ่มประสิทธิภาพความเหนียวยังได้รับการอธิบายโดยพิจารณาจากการปรับแต่งเกรนและพฤติกรรมการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว การยืดตัวของข้อต่อเพิ่มขึ้น 145.3 % เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบไม่-สั่น ผลการกวนของเลเซอร์สั่นและการรวมตัวของเฟสตกตะกอนที่มีจุดหลอมเหลวสูง-จุดหลอมเหลว- (Mg, Al)₂Gd ส่งผลให้เกรนละเอียดขึ้น แอนไอโซโทรปีพลาสติกของรอยเชื่อมลดลงเนื่องจากการวางแนวเกรนแบบสุ่ม ซึ่งเกิดจากโครงสร้างจุลภาคของรอยเชื่อมที่เป็นเนื้อเดียวกัน ดังนั้นการเปิดใช้งาน 〈c + a〉 การเลื่อนหลุดได้รับการปรับปรุง ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการปรับปรุงความเป็นพลาสติก ในระหว่างกระบวนการขยายพันธุ์รอยแตกร้าว การวางแนวของเกรนถูกหมุนโดยฝาแฝด และปรับปรุงความเข้ากันได้ทางเรขาคณิตของเกรนที่อยู่ติดกัน ส่งผลให้การแพร่กระจายของรอยแตกร้าวตามแนวขอบเกรนถูกขัดขวางอย่างมีประสิทธิภาพ ข้อค้นพบจากการศึกษาครั้งนี้มีส่วนช่วยในการพัฒนาความก้าวหน้าของเลเซอร์ออสซิลเลเตอร์ด้วยเทคโนโลยีการเชื่อมแบบป้อนพลังงาน และเป็นแหล่งอ้างอิงที่มีคุณค่าในการเพิ่มความเหนียวของข้อต่อเชื่อมโลหะผสมแมกนีเซียม

ภาพ. 1. แผนผังของเลเซอร์สั่น-กระบวนการเชื่อมเติมกำลัง MIG ไฮบริด Gd

ตารางที่ 2. เลเซอร์สั่น-พารามิเตอร์การเชื่อมเติมกำลัง MIG hybrid Gd

ความก้าวหน้าในการเชื่อมใหม่ช่วยเพิ่มความเหนียวของโลหะผสมแมกนีเซียมอย่างมาก

ทีมวิจัยได้เปิดเผยความก้าวหน้าที่สำคัญในการเชื่อมโลหะผสมแมกนีเซียม ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีเลเซอร์สั่นและการเติมแกโดลิเนียม (Gd) สามารถเพิ่มความเหนียวของข้อต่อเชื่อมแบบไฮบริดด้วยเลเซอร์-MIG ได้อย่างมาก

โลหะผสมแมกนีเซียมมีคุณค่าในด้านคุณสมบัติน้ำหนักเบา แต่มักเผชิญกับข้อจำกัดเนื่องจากความเหนียวในการเชื่อมต่ำ การศึกษาใหม่แสดงให้เห็นว่าสามารถปรับปรุงการยืดตัวของข้อต่อได้145%เมื่อเปรียบเทียบกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบไม่-สั่นแบบทั่วไป

ตามที่นักวิจัยกล่าวว่าการปรับปรุงมาจากการปรับแต่งเกรนและการเปลี่ยนแปลงในพฤติกรรมการแพร่กระจายของรอยแตก. เลเซอร์สั่นจะสร้างเอฟเฟกต์กวน ในขณะที่จุด-จุดหลอมเหลว- สูง (Mg,Al)₂Gd ตกตะกอนช่วยปรับแต่งโครงสร้างจุลภาค กระบวนการนี้ลดการเกิดแอนไอโซโทรปีของพลาสติกโดยการสุ่มการวางแนวของเกรน ซึ่งช่วยเพิ่มการเปิดใช้งานสลิปการเคลื่อนที่ที่สำคัญ 〈c + a〉 - ซึ่งเป็นกลไกสำคัญในการปรับปรุงความเป็นพลาสติก

นอกจากนี้ ในระหว่างการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว การวางแนวของเกรนจะหมุนผ่านการจับคู่ ซึ่งเพิ่มความเข้ากันได้ทางเรขาคณิตระหว่างเกรนข้างเคียง สิ่งนี้จะขัดขวางไม่ให้รอยแตกร้าวเคลื่อนไปตามขอบเขตของเมล็ดข้าวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การค้นพบนี้นำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ เกี่ยวกับการเชื่อม-ด้วยเลเซอร์ช่วย-ด้วยการสั่นด้วยการป้อนผง และนำเสนอแนวทางที่มีแนวโน้มในการปรับปรุงประสิทธิภาพทางกลของส่วนประกอบโลหะผสมแมกนีเซียมในอุตสาหกรรม

หลังการเชื่อม ตัวอย่างจะถูกเตรียมไว้สำหรับกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) ในทางโลหะวิทยา การเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนกลับ- (EBSD) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (TEM) และการวิเคราะห์สมบัติเชิงกล ขั้นแรกให้กราวด์ชิ้นงานทดสอบด้วยกระดาษทรายโลหะ ขัดแล้วกัดกร่อนด้วยสารละลายที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเพื่อตรวจสอบโครงสร้างจุลภาคของรอยเชื่อม ตัวอย่าง EBSD ได้รับการขัดเงาด้วยไฟฟ้าในสารละลายที่มีบิวทานอล เมธานอล เปอร์คลอเรต ในอัตราส่วน 6:34:60 ตามลำดับ ตัวอย่างถูกขัดเงาเป็นเวลา 25 วินาทีที่ −20 องศา ด้วยแรงดันไฟฟ้า 25 V และกระแส 0.6 A ทำการทดสอบแรงดึงด้วยอัตราการโหลด 2.0 มม./นาที และผลลัพธ์ได้มาจากการคำนวณค่าเฉลี่ยของสามตัวอย่าง เพื่อศึกษาพฤติกรรมการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว ได้มีการเลือกตัวอย่าง-แรงดึงที่มีรอยบากขอบเดียว (SENT) และปลายรอยบากเฉพาะถูกประดิษฐ์ขึ้นในบริเวณรอยเชื่อม

3. ผลลัพธ์