01 Introducció
L'aliatge d'alumini 5A06 s'utilitza àmpliament a les indústries d'automoció, aeroespacial i recipients a pressió a causa de la seva alta resistència i excel·lent resistència a la corrosió. Tanmateix, la seva alta conductivitat tèrmica, baixa viscositat i alta reflectivitat fan que la soldadura per làser sigui un repte, sovint conduint a una mala conformabilitat i defectes de porositat greus. En comparació amb la soldadura làser simple o MIG, la soldadura híbrida làser-MIG demostra un acoblament energètic superior, estabilitat de la piscina fosa i conformabilitat, millorant la penetració profunda i la resistència a la porositat. No obstant això, per a l'aliatge d'alumini 5A06, l'evaporació del magnesi i els canvis de solubilitat de l'hidrogen encara condueixen a problemes de porositat importants, la qual cosa requereix una investigació addicional sobre els mecanismes de formació de porus i l'optimització del procés. Aquest estudi se centra en l'aliatge d'alumini 5A06 de 6,9 mm de gruix, analitzant la microestructura, la distribució de la porositat, els mecanismes de formació de porus i les variacions de microduresa de les juntes soldades sota soldadura híbrida. També explora les combinacions adequades de velocitat de soldadura i potència del làser.
02 Visió general
La investigació analitza sistemàticament les característiques estructurals i els problemes de porositat de les juntes d'aliatge d'alumini 5A06 de 6,9 mm de gruix sota soldadura híbrida làser-MIG. Revela que la velocitat de soldadura és el paràmetre clau que afecta la formabilitat, la taxa de porositat i el rendiment mecànic. L'estudi identifica la porositat com el defecte principal, causat per dos factors principals: el gas d'hidrogen que precipita durant la solidificació ràpida i l'evaporació del magnesi a altes temperatures formant bombolles. Aquests porus es concentren principalment a la meitat superior de la soldadura. La presència de porus redueix significativament la duresa de les articulacions. Tot i que l'engruiximent del gra provoca un suavització a la-zona afectada per la calor (HAZ), el suavització a la zona de soldadura (WB) es deu principalment als porus. La investigació destaca que la porositat té un impacte molt més gran en la reducció de la duresa que l'engreixament del gra, amb una duresa local que baixa fins al 29% del valor mitjà. Es van comparar diferents velocitats de soldadura: massa baixes (2 m/min) van provocar una agregació de porus i una duresa baixa, mentre que massa altes (3,5 m/min) van provocar porus induïts-procés a l'arrel de la soldadura. Es va trobar que la velocitat òptima de soldadura era de 3 m/min, la qual cosa va aconseguir porus fins i uniformement distribuïts, una bona penetració i una duresa més alta.
03 Xifres i anàlisi
La figura 1 il·lustra la morfologia macroscòpica de les soldadures sota diferents paràmetres de procés. Es va aconseguir una bona penetració a velocitats entre 2 i 3,5 m/min, amb formació de soldadura completa i sense esquerdes, cosa que destaca l'eficàcia de la soldadura híbrida làser-MIG en comparació amb la MIG sola.
La figura 2 mostra les característiques microestructurals de les juntes soldades, inclosa la zona de soldadura (WB), la zona afectada per la calor-(HAZ) i el metall base (BM). La zona de soldadura consisteix principalment en dendrites equiaxials, amb grans que passen de columnar a equiaxial prop de la línia de fusió. Es van observar porus metal·lúrgics de 29-52 μm al WB.
La figura 3 presenta la distribució dels porus en diferents regions. Els porus de la soldadura superior (Regió A) són principalment metal·lúrgics, formats a causa de l'obstrucció de la sortida de bombolles durant la solidificació.
La figura 4 mostra la distribució de la microduresa a través de les juntes de soldadura. Tant el WB com el HAZ van mostrar un suavització, amb els porus que van exercir una major influència en la reducció de la duresa que l'engrosament del gra. Les velocitats de soldadura més altes van augmentar la duresa mitjana, amb una duresa lleugerament més alta observada a les regions de soldadura superiors.
04 Conclusió
Aquest estudi sobre juntes d'aliatge d'alumini 5A06 de 6,9 mm de gruix sota soldadura híbrida làser-MIG proporciona les conclusions següents:
1. La soldadura híbrida làser-MIG aconsegueix una bona penetració entre 2 i 3,5 m/min, millorant significativament la qualitat de la soldadura.
2. Els porus es concentren principalment a la regió de soldadura superior, causada per la precipitació d'hidrogen i l'evaporació del magnesi. La porositat té un efecte més gran en el suavització de les articulacions que el gruixut del gra.
3. Paràmetres òptims: potència làser 4,5 kW i velocitat de soldadura 3 m/min, amb porositat baixa, mida de porus petita i distribució favorable de la microduresa.
4. El control adequat del procés (neteja de superfícies, gas protector i optimització de la velocitat de soldadura) és essencial per reduir la porositat i millorar el rendiment de la soldadura.
Referència
Publicació original: Journal of Manufacturing Processes, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011
