Порівняння особливостей формування з’єднань алюмінієвого сплава 7075 (Al-Zn-Mg-Cu) лазерним, мікроплазмовим та лазерно-мікроплазмовим зварюванням
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253378Ключові слова:
високоміцний сплав 7075, лазерне зварювання, мікроплазмове зварювання, лазерно-мікроплазмове зварювання, зерна металу, хімічний складАнотація
Досліджено особливості формування структур нероз'ємних стикових з'єднань пластин товщиною 1,5 мм із високоміцного алюмінієвого сплаву 7075 системи Al-Zn-Mg-Cu. Зварювання плавленням цих з’єднань виконували трьома способами: лазерним, мікроплазмовим та гібридним лазерно-мікроплазмовим. Для реалізації двох останніх застосовували стислу дугу на різнополярному асиметричному струмі. Метою досліджень було встановлення схильності до утворення характерних дефектів та можливості їх усунення. Визначено, що при лазерному зварюванні формується мала (~5 %) об'ємна частка дефектів у вигляді пор, мінімізуються залишкові зварювальні деформації. Спостерігається зниження твердості переплавленого металу на 15 % з одночасним підвищенням твердості зони термічного впливу (ЗТВ) на 8...12 % відносно основного металу. В переплавленому металі утворюються порожнини розміром до 100 мкм, які є центром зародження гарячих тріщин довжиною 25...30 мкм. Спостерігаються оксидні включення в кореневій частині шва. При мікроплазмовому зварюванні підвищується (до 25 %) об'ємна частка дефектів переплавленого металу у вигляді пор розміром 10...105 мкм. Знижується твердість переплавленого металу на 30 % при твердості металу ЗТВ близької до основного металу. При лазерно-мікроплазмовому зварюванні об'ємна частка дефектів переплавленого металу у вигляді пор розміром 15…25 мкм знижується до ~5 %. Твердість переплавленого металу знижується на 15…20 % при твердості металу ЗТВ близької до основного металу. В нижній частині переплавленого металу утворюються порожнини ~100 мкм. Мікротріщини у металі шва не виявлені. Аналіз результатів досліджень показав перевагу лазерно-мікроплазмового способу. Цей спосіб зменшує використання лазерної енергії на 40…50 %, час існування зварювальної ванни (0,03…0,05 с) наближується до лазерного зварювання, усувається небезпека вигоряння легуючих елементів
Посилання
- Varshney, D., Kumar, K. (2021). Application and use of different aluminium alloys with respect to workability, strength and welding parameter optimization. Ain Shams Engineering Journal, 12 (1), 1143–1152. doi: https://doi.org/10.1016/j.asej.2020.05.013
- Löveborn, D., Larsson, J. K., Persson, K.-A. (2017). Weldability of Aluminium Alloys for Automotive Applications. Physics Procedia, 89, 89–99. doi: https://doi.org/10.1016/j.phpro.2017.08.011
- Schubert, E. (2018). Challenges in Thermal Welding of Aluminium Alloys. World Journal of Engineering and Technology, 06 (02), 296–303. doi: https://doi.org/10.4236/wjet.2018.62018
- Krivtsun, I. V., Khaskin, V. Y., Korzhik, V. N., Ziyi, L. (2015). Industrial application of hybrid laser-arc welding (Review). The Paton Welding Journal, 2015 (7), 41–46. doi: https://doi.org/10.15407/tpwj2015.07.07
- Zacharia, T., David, S. A., Vitek, J. M., Debroy, T. (1990). Modeling of interfacial phenomena in welding. Metallurgical Transactions B, 21 (3), 600–603. doi: https://doi.org/10.1007/bf02667874
- Tanaka, M., Ushio, M., Lowke, J. J. (2005). Numerical Analysis for Weld Formation Using a Free-Burning Helium Arc at Atmospheric Pressure. JSME International Journal Series B, 48 (3), 397–404. doi: https://doi.org/10.1299/jsmeb.48.397
- Borisov, Yu. S., Demchenko, V. F., Lesnoj, A. B., Khaskin, V. Yu., Shuba, I. V. (2013). Numerical modelling of heat transfer and hydrodynamics in laser-plasma treatment of metallic materials. The Paton Welding Journal, 4, 2–7. Available at: https://www.researchgate.net/publication/283796313_Numerical_Modelling_of_Heat_Transfer_and_Hydrodynamics_in_Laser-Plasma_Treatment_of_Metallic_Materials
- Holzer, M., Hofmann, K., Mann, V., Hugger, F., Roth, S., Schmidt, M. (2016). Change of Hot Cracking Susceptibility in Welding of High Strength Aluminum Alloy AA 7075. Physics Procedia, 83, 463–471. doi: https://doi.org/10.1016/j.phpro.2016.08.048
- Behler, K., Berkmanns, J., Ehrhardt, A., Frohn, W. (1997). Laser beam welding of low weight materials and structures. Materials & Design, 18 (4-6), 261–267. doi: https://doi.org/10.1016/s0261-3069(97)00085-x
- Gündoğdu İş, E., Akman, E., Yilmaz, M., Topuz, P. (2020). Effect of laser welding speed on pore formation in AA 6061 T6 alloy. Materials Testing, 62 (10), 979–984. doi: https://doi.org/10.1515/mt-2020-621004
- Hagenlocher, C., Weller, D., Weber, R., Graf, T. (2018). Reduction of the hot cracking susceptibility of laser beam welds in AlMgSi alloys by increasing the number of grain boundaries. Science and Technology of Welding and Joining, 24 (4), 313–319. doi: https://doi.org/10.1080/13621718.2018.1534775
- Olabode, M., Kah, P., Martikainen, J. (2013). Aluminium alloys welding processes: Challenges, joint types and process selection. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 227 (8), 1129–1137. doi: https://doi.org/10.1177/0954405413484015
- Kang, M., Kim, C. (2017). A Review of Joining Processes for High Strength 7xxx Series Aluminum Alloys. Journal of Welding and Joining, 35 (6), 79–88. doi: https://doi.org/10.5781/jwj.2017.35.6.12
- Cao, X., Wallace, W., Immarigeon, J.-P., Poon, C. (2003). Research and Progress in Laser Welding of Wrought Aluminum Alloys. II. Metallurgical Microstructures, Defects, and Mechanical Properties. Materials and Manufacturing Processes, 18 (1), 23–49. doi: https://doi.org/10.1081/amp-120017587
- Korzhyk, V. M., Khaskin, V. Y., Grynyuk, A. A., Illyashenko, E. V., Bernatskyi, A. V., Peleshenko, S. I. (2021). Features of laser-plasma welding of corrosion-resistant steel AISI 304 with laser application. The Paton Welding Journal, 2021 (12), 9–17. doi: https://doi.org/10.37434/tpwj2021.12.02
- Fetzer, F., Hu, H., Berger, P., Weber, R., Eberhard, P., Graf, T. (2018). Fundamental investigations on the spiking mechanism by means of laser beam welding of ice. Journal of Laser Applications, 30 (1), 012009. doi: https://doi.org/10.2351/1.4986641
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Volodymyr Korzhyk, Vladyslav Khaskin, Andrii Grynyuk, Sviatoslav Peleshenko, Viktor Kvasnytskyi, Nataliia Fialko, Olena Berdnikova, Yevhenii Illiashenko, Volodymyr Shcheretskiy, Yuhui Yao
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
