స్టీల్ అల్యూమినియం లేజర్ వెల్డెడ్ ల్యాప్ జాయింట్‌లలో ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాల నిర్మాణం మరియు యాంత్రిక లక్షణాలపై శక్తి సర్దుబాటు చేయగల వార్షిక స్పాట్ లేజర్ ప్రభావం

ఉక్కును అల్యూమినియంతో కలుపుతున్నప్పుడు, కనెక్షన్ ప్రక్రియలో Fe మరియు Al పరమాణువుల మధ్య ప్రతిచర్య పెళుసుగా ఉండే ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాలను (IMCలు) ఏర్పరుస్తుంది. ఈ IMCల ఉనికి కనెక్షన్ యొక్క యాంత్రిక బలాన్ని పరిమితం చేస్తుంది, కాబట్టి ఈ సమ్మేళనాల పరిమాణాన్ని నియంత్రించడం అవసరం. IMCలు ఏర్పడటానికి కారణం Al లో Fe యొక్క ద్రావణీయత తక్కువగా ఉండటం. ఇది ఒక నిర్దిష్ట మొత్తాన్ని మించి ఉంటే, అది వెల్డ్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను ప్రభావితం చేయవచ్చు. IMCలు కాఠిన్యం, పరిమిత డక్టిలిటీ మరియు మొండితనం మరియు పదనిర్మాణ లక్షణాలు వంటి ప్రత్యేక లక్షణాలను కలిగి ఉంటాయి. ఇతర IMCలతో పోలిస్తే, Fe2Al5 IMC పొర చాలా పెళుసుగా పరిగణించబడుతుందని పరిశోధన కనుగొంది (11.8± 1.8 GPa) IMC దశ, మరియు వెల్డింగ్ వైఫల్యం కారణంగా యాంత్రిక లక్షణాల తగ్గుదలకు కూడా ఇది ప్రధాన కారణం. ఈ కాగితం సర్దుబాటు చేయగల రింగ్ మోడ్ లేజర్‌ను ఉపయోగించి IF స్టీల్ మరియు 1050 అల్యూమినియం యొక్క రిమోట్ లేజర్ వెల్డింగ్ ప్రక్రియను పరిశోధిస్తుంది మరియు ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాలు మరియు యాంత్రిక లక్షణాల ఏర్పాటుపై లేజర్ బీమ్ ఆకారం యొక్క ప్రభావాన్ని లోతుగా పరిశోధిస్తుంది. కోర్/రింగ్ పవర్ రేషియోని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, కండక్షన్ మోడ్‌లో, కోర్/రింగ్ పవర్ రేషియో 0.2 మెరుగైన వెల్డ్ ఇంటర్‌ఫేస్ బాండింగ్ ఉపరితల వైశాల్యాన్ని సాధించగలదు మరియు Fe2Al5 IMC మందాన్ని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది, తద్వారా ఉమ్మడి కోత బలాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది. .

IF స్టీల్ మరియు 1050 అల్యూమినియం యొక్క రిమోట్ లేజర్ వెల్డింగ్ సమయంలో ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాలు మరియు యాంత్రిక లక్షణాల ఏర్పాటుపై సర్దుబాటు చేయగల రింగ్ మోడ్ లేజర్ ప్రభావాన్ని ఈ కథనం పరిచయం చేస్తుంది. పరిశోధనా ఫలితాలు కండక్షన్ మోడ్‌లో, కోర్/రింగ్ పవర్ రేషియో 0.2 పెద్ద వెల్డ్ ఇంటర్‌ఫేస్ బాండింగ్ ఉపరితల వైశాల్యాన్ని అందిస్తుంది, ఇది గరిష్ట కోత బలం 97.6 N/mm2 (ఉమ్మడి సామర్థ్యం 71%) ద్వారా ప్రతిబింబిస్తుంది. అదనంగా, 1 కంటే ఎక్కువ శక్తి నిష్పత్తి కలిగిన గాస్సియన్ కిరణాలతో పోలిస్తే, ఇది Fe2Al5 ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనం (IMC) యొక్క మందాన్ని 62% మరియు మొత్తం IMC మందాన్ని 40% గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. చిల్లులు మోడ్‌లో, ప్రసరణ మోడ్‌తో పోలిస్తే పగుళ్లు మరియు తక్కువ కోత బలం గమనించబడ్డాయి. కోర్ / రింగ్ పవర్ నిష్పత్తి 0.5 అయినప్పుడు వెల్డ్ సీమ్‌లో గణనీయమైన ధాన్యం శుద్ధీకరణ గమనించబడింది.

r=0 అయినప్పుడు, లూప్ పవర్ మాత్రమే ఉత్పత్తి అవుతుంది, అయితే r=1 అయినప్పుడు, కోర్ పవర్ మాత్రమే ఉత్పత్తి అవుతుంది.

గాస్సియన్ పుంజం మరియు వార్షిక పుంజం మధ్య పవర్ రేషియో r యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం

(ఎ) వెల్డింగ్ పరికరం; (బి) వెల్డ్ ప్రొఫైల్ యొక్క లోతు మరియు వెడల్పు; (సి) నమూనా మరియు ఫిక్చర్ సెట్టింగ్‌లను ప్రదర్శించే స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం

MC పరీక్ష: గాస్సియన్ పుంజం విషయంలో మాత్రమే, వెల్డ్ సీమ్ ప్రారంభంలో నిస్సార వాహక మోడ్‌లో ఉంటుంది (ID 1 మరియు 2), ఆపై స్పష్టమైన పగుళ్లు కనిపించడంతో పాక్షికంగా చొచ్చుకుపోయే లాక్‌హోల్ మోడ్ (ID 3-5)కి మారుతుంది. రింగ్ పవర్ 0 నుండి 1000 W వరకు పెరిగినప్పుడు, ID 7 వద్ద స్పష్టమైన పగుళ్లు లేవు మరియు ఇనుము సుసంపన్నం యొక్క లోతు చాలా తక్కువగా ఉంది. రింగ్ పవర్ 2000 మరియు 2500 W (IDలు 9 మరియు 10)కి పెరిగినప్పుడు, రిచ్ ఐరన్ జోన్ యొక్క లోతు పెరుగుతుంది. 2500w రింగ్ పవర్ (ID 10) వద్ద విపరీతమైన క్రాకింగ్.

MR పరీక్ష: కోర్ పవర్ 500 మరియు 1000 W (ID 11 మరియు 12) మధ్య ఉన్నప్పుడు, వెల్డ్ సీమ్ కండక్షన్ మోడ్‌లో ఉంటుంది; ID 12 మరియు ID 7ని పోల్చి చూస్తే, మొత్తం శక్తి (6000w) ఒకేలా ఉన్నప్పటికీ, ID 7 లాక్ హోల్ మోడ్‌ను అమలు చేస్తుంది. ఆధిపత్య లూప్ లక్షణం (r=0.2) కారణంగా ID 12 వద్ద శక్తి సాంద్రత గణనీయంగా తగ్గడం దీనికి కారణం. మొత్తం శక్తి 7500 W (ID 15)కి చేరుకున్నప్పుడు, పూర్తి వ్యాప్తి మోడ్‌ను సాధించవచ్చు మరియు ID 7లో ఉపయోగించిన 6000 Wతో పోలిస్తే, పూర్తి వ్యాప్తి మోడ్ యొక్క శక్తి గణనీయంగా పెరుగుతుంది.

IC పరీక్ష: కండక్టెడ్ మోడ్ (ID 16 మరియు 17) 1500w కోర్ పవర్ మరియు 3000w మరియు 3500w రింగ్ పవర్‌తో సాధించబడింది. కోర్ పవర్ 3000w మరియు రింగ్ పవర్ 1500w మరియు 2500w (ID 19-20) మధ్య ఉన్నప్పుడు, రిచ్ ఐరన్ మరియు రిచ్ అల్యూమినియం మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌లో స్పష్టమైన పగుళ్లు కనిపిస్తాయి, ఇది స్థానికంగా చొచ్చుకుపోయే చిన్న రంధ్రం నమూనాను ఏర్పరుస్తుంది. రింగ్ పవర్ 3000 మరియు 3500w (ID 21 మరియు 22) ఉన్నప్పుడు, పూర్తి వ్యాప్తి కీహోల్ మోడ్‌ను సాధించండి.

ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్ కింద ప్రతి వెల్డింగ్ గుర్తింపు యొక్క ప్రతినిధి క్రాస్ సెక్షనల్ చిత్రాలు

మూర్తి 4. (ఎ) వెల్డింగ్ పరీక్షలలో అంతిమ తన్యత బలం (UTS) మరియు శక్తి నిష్పత్తి మధ్య సంబంధం; (బి) అన్ని వెల్డింగ్ పరీక్షల మొత్తం శక్తి

మూర్తి 5. (a) కారక నిష్పత్తి మరియు UTS మధ్య సంబంధం; (బి) పొడిగింపు మరియు వ్యాప్తి లోతు మరియు UTS మధ్య సంబంధం; (సి) అన్ని వెల్డింగ్ పరీక్షలకు శక్తి సాంద్రత

మూర్తి 6. (ac) వికర్స్ మైక్రోహార్డ్‌నెస్ ఇండెంటేషన్ కాంటౌర్ మ్యాప్; (df) ప్రతినిధి ప్రసరణ మోడ్ వెల్డింగ్ కోసం సంబంధిత SEM-EDS రసాయన స్పెక్ట్రా; (g) ఉక్కు మరియు అల్యూమినియం మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం; (h) Fe2Al5 మరియు వాహక మోడ్ వెల్డ్స్ యొక్క మొత్తం IMC మందం

మూర్తి 7. (ac) వికర్స్ మైక్రోహార్డ్‌నెస్ ఇండెంటేషన్ కాంటౌర్ మ్యాప్; (df) రిప్రజెంటేటివ్ లోకల్ పెనెట్రేషన్ పెర్ఫరేషన్ మోడ్ వెల్డింగ్ కోసం సంబంధిత SEM-EDS రసాయన స్పెక్ట్రం

మూర్తి 8. (ac) వికర్స్ మైక్రోహార్డ్‌నెస్ ఇండెంటేషన్ కాంటౌర్ మ్యాప్; (df) ప్రతినిధి పూర్తి వ్యాప్తి చిల్లులు మోడ్ వెల్డింగ్ కోసం సంబంధిత SEM-EDS రసాయన స్పెక్ట్రం

మూర్తి 9. EBSD ప్లాట్ పూర్తి పెనిట్రేషన్ పెర్ఫరేషన్ మోడ్ పరీక్షలో ఇనుము అధికంగా ఉండే ప్రాంతం (ఎగువ ప్లేట్) యొక్క ధాన్యం పరిమాణాన్ని చూపుతుంది మరియు ధాన్యం పరిమాణం పంపిణీని గణిస్తుంది

మూర్తి 10. రిచ్ ఐరన్ మరియు రిచ్ అల్యూమినియం మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క SEM-EDS స్పెక్ట్రా

ఈ అధ్యయనం IF స్టీల్-1050 అల్యూమినియం అల్లాయ్ అసమాన ల్యాప్ వెల్డెడ్ జాయింట్‌లలో IMC యొక్క నిర్మాణం, మైక్రోస్ట్రక్చర్ మరియు మెకానికల్ లక్షణాలపై ARM లేజర్ ప్రభావాలను పరిశోధించింది. అధ్యయనం మూడు వెల్డింగ్ మోడ్‌లను (కండక్షన్ మోడ్, లోకల్ పెనెట్రేషన్ మోడ్ మరియు ఫుల్ పెనెట్రేషన్ మోడ్) మరియు ఎంచుకున్న మూడు లేజర్ పుంజం ఆకారాలను (గాస్సియన్ పుంజం, వార్షిక పుంజం మరియు గాస్సియన్ కంకణాకార పుంజం) పరిగణించింది. గాస్సియన్ పుంజం మరియు కంకణాకార పుంజం యొక్క సరైన శక్తి నిష్పత్తిని ఎంచుకోవడం అనేది అంతర్గత మోడల్ కార్బన్ ఏర్పడటం మరియు సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని నియంత్రించడానికి కీలకమైన పరామితి అని పరిశోధన ఫలితాలు సూచిస్తున్నాయి, తద్వారా వెల్డ్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను పెంచుతుంది. కండక్షన్ మోడ్‌లో, 0.2 శక్తి నిష్పత్తితో వృత్తాకార పుంజం ఉత్తమ వెల్డింగ్ బలాన్ని అందిస్తుంది (71% ఉమ్మడి సామర్థ్యం). పెర్ఫరేషన్ మోడ్‌లో, గాస్సియన్ పుంజం ఎక్కువ వెల్డింగ్ లోతు మరియు అధిక కారక నిష్పత్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది, అయితే వెల్డింగ్ తీవ్రత గణనీయంగా తగ్గుతుంది. 0.5 యొక్క శక్తి నిష్పత్తితో కంకణాకార పుంజం వెల్డింగ్ సీమ్‌లో ఉక్కు వైపు ధాన్యాల శుద్ధీకరణపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. ఇది వేగవంతమైన శీతలీకరణ రేటుకు దారితీసే కంకణాకారపు పుంజం యొక్క తక్కువ గరిష్ట ఉష్ణోగ్రత మరియు ధాన్యం నిర్మాణంపై వెల్డ్ సీమ్ ఎగువ భాగం వైపు అల్ ద్రావణం వలసల పెరుగుదల పరిమితి ప్రభావం కారణంగా ఉంది. వికర్స్ మైక్రోహార్డ్‌నెస్ మరియు థర్మో కాల్క్ యొక్క దశ వాల్యూమ్ శాతం అంచనాల మధ్య బలమైన సహసంబంధం ఉంది. Fe4Al13 యొక్క పెద్ద వాల్యూమ్ శాతం, మైక్రోహార్డ్‌నెస్ ఎక్కువ.