સ્ટીલ એલ્યુમિનિયમ લેસર વેલ્ડેડ લેપ સાંધામાં આંતરમેટાલિક સંયોજનોની રચના અને યાંત્રિક ગુણધર્મો પર એનર્જી એડજસ્ટેબલ એન્યુલર સ્પોટ લેસરનો પ્રભાવ

સ્ટીલને એલ્યુમિનિયમ સાથે જોડતી વખતે, જોડાણ પ્રક્રિયા દરમિયાન Fe અને Al અણુઓ વચ્ચેની પ્રતિક્રિયા બરડ ઇન્ટરમેટાલિક સંયોજનો (IMCs) બનાવે છે. આ IMC ની હાજરી કનેક્શનની યાંત્રિક શક્તિને મર્યાદિત કરે છે, તેથી આ સંયોજનોના જથ્થાને નિયંત્રિત કરવું જરૂરી છે. IMCs ની રચનાનું કારણ એ છે કે Al માં Fe ની દ્રાવ્યતા નબળી છે. જો તે ચોક્કસ રકમ કરતાં વધી જાય, તો તે વેલ્ડના યાંત્રિક ગુણધર્મોને અસર કરી શકે છે. IMCs પાસે કઠિનતા, મર્યાદિત નમ્રતા અને કઠિનતા અને મોર્ફોલોજિકલ લક્ષણો જેવા વિશિષ્ટ ગુણધર્મો છે. સંશોધનમાં જાણવા મળ્યું છે કે અન્ય IMC ની સરખામણીમાં, Fe2Al5 IMC સ્તર વ્યાપકપણે સૌથી બરડ ગણાય છે (11.8± 1.8 GPa) IMC તબક્કો, અને વેલ્ડીંગ નિષ્ફળતાને કારણે યાંત્રિક ગુણધર્મોમાં ઘટાડો થવાનું મુખ્ય કારણ પણ છે. આ પેપર એડજસ્ટેબલ રિંગ મોડ લેસરનો ઉપયોગ કરીને IF સ્ટીલ અને 1050 એલ્યુમિનિયમની રિમોટ લેસર વેલ્ડીંગ પ્રક્રિયાની તપાસ કરે છે અને ઇન્ટરમેટાલિક સંયોજનો અને યાંત્રિક ગુણધર્મોની રચના પર લેસર બીમના આકારના પ્રભાવની ઊંડાણપૂર્વક તપાસ કરે છે. કોર/રિંગ પાવર રેશિયોને સમાયોજિત કરીને, એવું જાણવા મળ્યું કે વહન મોડ હેઠળ, 0.2 નો કોર/રિંગ પાવર રેશિયો વધુ સારી રીતે વેલ્ડ ઇન્ટરફેસ બોન્ડિંગ સપાટી વિસ્તાર પ્રાપ્ત કરી શકે છે અને Fe2Al5 IMC ની જાડાઈને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે, જેનાથી સંયુક્તની શીયર સ્ટ્રેન્થમાં સુધારો થાય છે. .

આ લેખ IF સ્ટીલ અને 1050 એલ્યુમિનિયમના રિમોટ લેસર વેલ્ડીંગ દરમિયાન ઇન્ટરમેટાલિક સંયોજનો અને યાંત્રિક ગુણધર્મોની રચના પર એડજસ્ટેબલ રિંગ મોડ લેસરના પ્રભાવને રજૂ કરે છે. સંશોધન પરિણામો દર્શાવે છે કે વહન મોડ હેઠળ, 0.2 નો કોર/રિંગ પાવર રેશિયો મોટા વેલ્ડ ઇન્ટરફેસ બોન્ડિંગ સપાટી વિસ્તાર પૂરો પાડે છે, જે 97.6 N/mm2 (સંયુક્ત કાર્યક્ષમતા 71%) ની મહત્તમ શીયર તાકાત દ્વારા પ્રતિબિંબિત થાય છે. વધુમાં, 1 કરતા વધારે પાવર રેશિયો સાથે ગૌસીયન બીમની સરખામણીમાં, આ Fe2Al5 ઇન્ટરમેટાલિક કમ્પાઉન્ડ (IMC) ની જાડાઈમાં 62% અને કુલ IMC જાડાઈમાં 40% નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે. વહન મોડની તુલનામાં છિદ્રિત સ્થિતિમાં, તિરાડો અને નીચલા શીયરની મજબૂતાઈ જોવા મળી હતી. તે નોંધવું યોગ્ય છે કે જ્યારે કોર/રિંગ પાવર રેશિયો 0.5 હતો ત્યારે વેલ્ડ સીમમાં નોંધપાત્ર અનાજ શુદ્ધિકરણ જોવા મળ્યું હતું.

જ્યારે r=0, માત્ર લૂપ પાવર જનરેટ થાય છે, જ્યારે r=1, માત્ર કોર પાવર જનરેટ થાય છે.

ગૌસીયન બીમ અને વલયાકાર બીમ વચ્ચે પાવર રેશિયો r નો સ્કીમેટીક ડાયાગ્રામ

(a) વેલ્ડીંગ ઉપકરણ; (b) વેલ્ડ પ્રોફાઇલની ઊંડાઈ અને પહોળાઈ; (c) નમૂના અને ફિક્સ્ચર સેટિંગ્સ પ્રદર્શિત કરવાની યોજનાકીય રેખાકૃતિ

MC પરીક્ષણ: માત્ર ગૌસીયન બીમના કિસ્સામાં, વેલ્ડ સીમ શરૂઆતમાં છીછરા વહન મોડ (ID 1 અને 2) માં હોય છે, અને પછી સ્પષ્ટ તિરાડો દેખાય છે સાથે આંશિક રીતે પેનિટ્રેટિંગ લોકહોલ મોડ (ID 3-5) માં સંક્રમણ થાય છે. જ્યારે રિંગ પાવર 0 થી 1000 W સુધી વધ્યો, ત્યારે ID 7 પર કોઈ સ્પષ્ટ તિરાડો ન હતી અને આયર્ન સંવર્ધનની ઊંડાઈ પ્રમાણમાં ઓછી હતી. જ્યારે રિંગ પાવર 2000 અને 2500 W (IDs 9 અને 10) સુધી વધે છે, ત્યારે સમૃદ્ધ આયર્ન ઝોનની ઊંડાઈ વધે છે. 2500w રિંગ પાવર (ID 10) પર અતિશય ક્રેકીંગ.

MR ટેસ્ટ: જ્યારે કોર પાવર 500 અને 1000 W (ID 11 અને 12) ની વચ્ચે હોય છે, ત્યારે વેલ્ડ સીમ વહન સ્થિતિમાં હોય છે; ID 12 અને ID 7 ની સરખામણી કરતા, કુલ પાવર (6000w) સમાન હોવા છતાં, ID 7 લોક હોલ મોડને લાગુ કરે છે. આ પ્રબળ લૂપ લાક્ષણિકતા (r=0.2) ને કારણે ID 12 પર પાવર ડેન્સિટીમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થવાને કારણે છે. જ્યારે કુલ પાવર 7500 W (ID 15) સુધી પહોંચે છે, ત્યારે સંપૂર્ણ ઘૂંસપેંઠ મોડ પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, અને ID 7 માં ઉપયોગમાં લેવાતા 6000 W ની તુલનામાં, સંપૂર્ણ ઘૂંસપેંઠ મોડની શક્તિ નોંધપાત્ર રીતે વધી છે.

IC પરીક્ષણ: કંડક્ટેડ મોડ (ID 16 અને 17) 1500w કોર પાવર અને 3000w અને 3500w રિંગ પાવર પર પ્રાપ્ત થયું હતું. જ્યારે કોર પાવર 3000w હોય છે અને રિંગ પાવર 1500w અને 2500w (ID 19-20) ની વચ્ચે હોય છે, ત્યારે રિચ આયર્ન અને રિચ એલ્યુમિનિયમ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસ પર સ્પષ્ટ તિરાડો દેખાય છે, જે સ્થાનિક ભેદી નાના છિદ્રની પેટર્ન બનાવે છે. જ્યારે રિંગ પાવર 3000 અને 3500w (ID 21 અને 22) હોય, ત્યારે સંપૂર્ણ ઘૂંસપેંઠ કીહોલ મોડ પ્રાપ્ત કરો.

ઓપ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ દરેક વેલ્ડીંગ ઓળખની પ્રતિનિધિ ક્રોસ-વિભાગીય છબીઓ

આકૃતિ 4. (a) અંતિમ તાણ શક્તિ (UTS) અને વેલ્ડીંગ પરીક્ષણોમાં પાવર રેશિયો વચ્ચેનો સંબંધ; (b) તમામ વેલ્ડીંગ પરીક્ષણોની કુલ શક્તિ

આકૃતિ 5. (a) પાસા રેશિયો અને UTS વચ્ચેનો સંબંધ; (b) વિસ્તરણ અને ઘૂંસપેંઠ ઊંડાઈ અને UTS વચ્ચેનો સંબંધ; (c) તમામ વેલ્ડીંગ પરીક્ષણો માટે પાવર ડેન્સિટી

આકૃતિ 6. (ac) Vickers microhardness indentation contour map; (df) પ્રતિનિધિ વહન મોડ વેલ્ડીંગ માટે અનુરૂપ SEM-EDS કેમિકલ સ્પેક્ટ્રા; (g) સ્ટીલ અને એલ્યુમિનિયમ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસની યોજનાકીય રેખાકૃતિ; (h) Fe2Al5 અને વાહક મોડ વેલ્ડની કુલ IMC જાડાઈ

આકૃતિ 7. (ac) વિકર્સ માઇક્રોહાર્ડનેસ ઇન્ડેન્ટેશન કોન્ટૂર મેપ; (df) પ્રતિનિધિ સ્થાનિક ઘૂંસપેંઠ છિદ્ર મોડ વેલ્ડીંગ માટે અનુરૂપ SEM-EDS કેમિકલ સ્પેક્ટ્રમ

આકૃતિ 8. (ac) વિકર્સ માઇક્રોહાર્ડનેસ ઇન્ડેન્ટેશન કોન્ટૂર મેપ; (df) પ્રતિનિધિ પૂર્ણ ઘૂંસપેંઠ છિદ્ર મોડ વેલ્ડીંગ માટે અનુરૂપ SEM-EDS કેમિકલ સ્પેક્ટ્રમ

આકૃતિ 9. EBSD પ્લોટ સંપૂર્ણ પેનિટ્રેશન પર્ફોરેશન મોડ ટેસ્ટમાં આયર્ન સમૃદ્ધ પ્રદેશ (ઉપલા પ્લેટ) ના અનાજનું કદ બતાવે છે, અને અનાજના કદના વિતરણને પ્રમાણિત કરે છે.

આકૃતિ 10. સમૃદ્ધ આયર્ન અને સમૃદ્ધ એલ્યુમિનિયમ વચ્ચેના ઇન્ટરફેસનો SEM-EDS સ્પેક્ટ્રા

આ અભ્યાસમાં IF સ્ટીલ-1050 એલ્યુમિનિયમ એલોય ભિન્ન લેપ વેલ્ડેડ સાંધામાં IMC ની રચના, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને યાંત્રિક ગુણધર્મો પર ARM લેસરની અસરોની તપાસ કરવામાં આવી હતી. અભ્યાસમાં ત્રણ વેલ્ડીંગ મોડ્સ (વહન મોડ, સ્થાનિક ઘૂંસપેંઠ મોડ અને સંપૂર્ણ ઘૂંસપેંઠ મોડ) અને ત્રણ પસંદ કરેલ લેસર બીમ આકાર (ગૌસીયન બીમ, વલયાકાર બીમ અને ગૌસીયન વલયાકાર બીમ)ને ધ્યાનમાં લેવામાં આવ્યા હતા. સંશોધન પરિણામો સૂચવે છે કે ગૌસીયન બીમ અને વલયાકાર બીમના યોગ્ય પાવર રેશિયોની પસંદગી એ આંતરિક મોડલ કાર્બનની રચના અને માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને નિયંત્રિત કરવા માટેનું મુખ્ય પરિમાણ છે, જેનાથી વેલ્ડના યાંત્રિક ગુણધર્મોને મહત્તમ કરવામાં આવે છે. વહન મોડમાં, 0.2 ના પાવર રેશિયો સાથે ગોળાકાર બીમ શ્રેષ્ઠ વેલ્ડીંગ શક્તિ (71% સંયુક્ત કાર્યક્ષમતા) પ્રદાન કરે છે. છિદ્રતા મોડમાં, ગૌસીયન બીમ વધુ વેલ્ડીંગ ઊંડાઈ અને ઉચ્ચ પાસા ગુણોત્તર ઉત્પન્ન કરે છે, પરંતુ વેલ્ડીંગની તીવ્રતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછી થાય છે. 0.5 ના પાવર રેશિયો સાથે વલયાકાર બીમ વેલ્ડ સીમમાં સ્ટીલ બાજુના અનાજના શુદ્ધિકરણ પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. આ વલયાકાર બીમના નીચલા ટોચના તાપમાનને કારણે છે જે ઝડપી ઠંડક દર તરફ દોરી જાય છે, અને અનાજની રચના પર વેલ્ડ સીમના ઉપરના ભાગ તરફ અલ દ્રાવ્ય સ્થળાંતરની વૃદ્ધિ પ્રતિબંધ અસર છે. વિકર્સ માઇક્રોહાર્ડનેસ અને થર્મો કેલ્કના તબક્કાના વોલ્યુમની ટકાવારીની આગાહી વચ્ચે મજબૂત સહસંબંધ છે. Fe4Al13 ની વોલ્યુમની ટકાવારી જેટલી મોટી છે, માઇક્રોહાર્ડનેસ વધારે છે.