స్టీల్ అల్యూమినియం లేజర్ వెల్డెడ్ ల్యాప్ జాయింట్‌లలో ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాల ఏర్పాటు మరియు యాంత్రిక లక్షణాలపై శక్తిని సర్దుబాటు చేయగల వలయాకార స్పాట్ లేజర్ ప్రభావం

ఉక్కును అల్యూమినియానికి కలుపుతున్నప్పుడు, ఈ ప్రక్రియలో Fe మరియు Al పరమాణువుల మధ్య జరిగే ప్రతిచర్య పెళుసుగా ఉండే ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాలను (IMCs) ఏర్పరుస్తుంది. ఈ IMCల ఉనికి కలయిక యొక్క యాంత్రిక బలాన్ని పరిమితం చేస్తుంది, అందువల్ల ఈ సమ్మేళనాల పరిమాణాన్ని నియంత్రించడం అవసరం. IMCలు ఏర్పడటానికి కారణం Alలో Fe యొక్క ద్రావణీయత తక్కువగా ఉండటమే. ఇది ఒక నిర్దిష్ట పరిమాణాన్ని మించిపోతే, అది వెల్డ్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను ప్రభావితం చేయవచ్చు. IMCలకు కాఠిన్యం, పరిమితమైన డక్టిలిటీ మరియు టఫ్‌నెస్, మరియు రూపాత్మక లక్షణాలు వంటి ప్రత్యేక లక్షణాలు ఉంటాయి. ఇతర IMCలతో పోలిస్తే, Fe2Al5 IMC పొర అత్యంత పెళుసుగా (11.8) విస్తృతంగా పరిగణించబడుతుందని పరిశోధనలో తేలింది.± 1.8 GPa) IMC దశ, మరియు వెల్డింగ్ వైఫల్యం కారణంగా యాంత్రిక లక్షణాలు తగ్గడానికి కూడా ఇది ప్రధాన కారణం. ఈ పత్రం సర్దుబాటు చేయగల రింగ్ మోడ్ లేజర్‌ను ఉపయోగించి IF స్టీల్ మరియు 1050 అల్యూమినియం యొక్క రిమోట్ లేజర్ వెల్డింగ్ ప్రక్రియను పరిశోధిస్తుంది, మరియు ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాల ఏర్పాటు మరియు యాంత్రిక లక్షణాలపై లేజర్ పుంజం ఆకారం యొక్క ప్రభావాన్ని లోతుగా పరిశోధిస్తుంది. కోర్/రింగ్ పవర్ నిష్పత్తిని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, కండక్షన్ మోడ్‌లో, 0.2 కోర్/రింగ్ పవర్ నిష్పత్తి మెరుగైన వెల్డ్ ఇంటర్‌ఫేస్ బాండింగ్ ఉపరితల వైశాల్యాన్ని సాధించగలదని మరియు Fe2Al5 IMC మందాన్ని గణనీయంగా తగ్గించగలదని, తద్వారా జాయింట్ యొక్క షీర్ బలాన్ని మెరుగుపరుస్తుందని కనుగొనబడింది.

ఈ వ్యాసం, IF స్టీల్ మరియు 1050 అల్యూమినియం యొక్క రిమోట్ లేజర్ వెల్డింగ్ సమయంలో, ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనాల ఏర్పాటు మరియు యాంత్రిక లక్షణాలపై సర్దుబాటు చేయగల రింగ్ మోడ్ లేజర్ యొక్క ప్రభావాన్ని పరిచయం చేస్తుంది. పరిశోధన ఫలితాల ప్రకారం, కండక్షన్ మోడ్‌లో, 0.2 కోర్/రింగ్ పవర్ నిష్పత్తి పెద్ద వెల్డ్ ఇంటర్‌ఫేస్ బాండింగ్ ఉపరితల వైశాల్యాన్ని అందిస్తుంది, ఇది 97.6 N/mm2 గరిష్ట షీర్ స్ట్రెంగ్త్ (71% జాయింట్ ఎఫిషియెన్సీ) ద్వారా ప్రతిబింబిస్తుంది. అదనంగా, 1 కంటే ఎక్కువ పవర్ నిష్పత్తి ఉన్న గాస్సియన్ బీమ్‌లతో పోలిస్తే, ఇది Fe2Al5 ఇంటర్‌మెటాలిక్ సమ్మేళనం (IMC) మందాన్ని 62% మరియు మొత్తం IMC మందాన్ని 40% గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. పర్ఫోరేషన్ మోడ్‌లో, కండక్షన్ మోడ్‌తో పోలిస్తే పగుళ్లు మరియు తక్కువ షీర్ స్ట్రెంగ్త్ గమనించబడ్డాయి. కోర్/రింగ్ పవర్ నిష్పత్తి 0.5 ఉన్నప్పుడు వెల్డ్ సీమ్‌లో గణనీయమైన గ్రెయిన్ రిఫైన్‌మెంట్ గమనించబడటం గమనార్హం.

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

గౌసియన్ బీమ్ మరియు వలయాకార బీమ్ మధ్య శక్తి నిష్పత్తి r యొక్క రేఖాచిత్రం

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

MC పరీక్ష: గాస్సియన్ బీమ్ విషయంలో మాత్రమే, వెల్డ్ సీమ్ ప్రారంభంలో నిస్సార వాహక మోడ్‌లో (ID 1 మరియు 2) ఉంటుంది, ఆపై పాక్షికంగా చొచ్చుకుపోయే లాక్‌హోల్ మోడ్‌లోకి (ID 3-5) మారుతుంది, దీనితో స్పష్టమైన పగుళ్లు కనిపిస్తాయి. రింగ్ పవర్ 0 నుండి 1000 W కు పెరిగినప్పుడు, ID 7 వద్ద స్పష్టమైన పగుళ్లు లేవు మరియు ఐరన్ సమృద్ధి యొక్క లోతు సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంది. రింగ్ పవర్ 2000 మరియు 2500 W లకు (IDs 9 మరియు 10) పెరిగినప్పుడు, రిచ్ ఐరన్ జోన్ యొక్క లోతు పెరుగుతుంది. 2500w రింగ్ పవర్ వద్ద (ID 10) అధిక పగుళ్లు ఏర్పడ్డాయి.

MR పరీక్ష: కోర్ పవర్ 500 మరియు 1000 W (ID 11 మరియు 12) మధ్య ఉన్నప్పుడు, వెల్డ్ సీమ్ కండక్షన్ మోడ్‌లో ఉంటుంది; ID 12 మరియు ID 7లను పోల్చినప్పుడు, మొత్తం పవర్ (6000w) ఒకేలా ఉన్నప్పటికీ, ID 7 లాక్ హోల్ మోడ్‌ను అమలు చేస్తుంది. దీనికి కారణం, ప్రబలమైన లూప్ లక్షణం (r=0.2) వల్ల ID 12 వద్ద పవర్ డెన్సిటీ గణనీయంగా తగ్గడం. మొత్తం పవర్ 7500 W (ID 15)కి చేరినప్పుడు, ఫుల్ పెనెట్రేషన్ మోడ్‌ను సాధించవచ్చు, మరియు ID 7లో ఉపయోగించిన 6000 Wతో పోలిస్తే, ఫుల్ పెనెట్రేషన్ మోడ్ యొక్క పవర్ గణనీయంగా పెరిగింది.

IC పరీక్ష: 1500w కోర్ పవర్ మరియు 3000w, 3500w రింగ్ పవర్ వద్ద కండక్టెడ్ మోడ్ (ID 16 మరియు 17) సాధించబడింది. కోర్ పవర్ 3000w మరియు రింగ్ పవర్ 1500w నుండి 2500w మధ్య ఉన్నప్పుడు (ID 19-20), అధిక ఇనుము మరియు అధిక అల్యూమినియం ఉన్న ఇంటర్‌ఫేస్ వద్ద స్పష్టమైన పగుళ్లు కనిపించి, స్థానికంగా చొచ్చుకుపోయే చిన్న రంధ్రాల నమూనా ఏర్పడింది. రింగ్ పవర్ 3000 మరియు 3500w ఉన్నప్పుడు (ID 21 మరియు 22), పూర్తి చొచ్చుకుపోయే కీహోల్ మోడ్ సాధించబడింది.

ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్ కింద ప్రతి వెల్డింగ్ గుర్తింపు యొక్క ప్రతినిధి క్రాస్-సెక్షనల్ చిత్రాలు

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

పటం 5. (ఎ) ఆస్పెక్ట్ రేషియో మరియు UTS మధ్య సంబంధం; (బి) ఎక్స్‌టెన్షన్, పెనెట్రేషన్ డెప్త్ మరియు UTS మధ్య సంబంధం; (సి) అన్ని వెల్డింగ్ పరీక్షల కోసం పవర్ డెన్సిటీ

పటం 6. (ac) వికర్స్ మైక్రోహార్డ్‌నెస్ ఇండెంటేషన్ కాంటూర్ మ్యాప్; (df) ప్రతినిధి కండక్షన్ మోడ్ వెల్డింగ్ కోసం సంబంధిత SEM-EDS రసాయన స్పెక్ట్రా; (g) ఉక్కు మరియు అల్యూమినియం మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం; (h) కండక్టివ్ మోడ్ వెల్డ్‌ల యొక్క Fe2Al5 మరియు మొత్తం IMC మందం

పటం 7. (ac) వికర్స్ మైక్రోహార్డ్‌నెస్ ఇండెంటేషన్ కాంటూర్ మ్యాప్; (df) ప్రతినిధి స్థానిక చొచ్చుకుపోయే పెర్ఫోరేషన్ మోడ్ వెల్డింగ్ కోసం సంబంధిత SEM-EDS రసాయన స్పెక్ట్రం

పటం 8. (ac) వికర్స్ మైక్రోహార్డ్‌నెస్ ఇండెంటేషన్ కాంటూర్ మ్యాప్; (df) ప్రతినిధి పూర్తి పెనెట్రేషన్ పెర్ఫోరేషన్ మోడ్ వెల్డింగ్ కోసం సంబంధిత SEM-EDS రసాయన స్పెక్ట్రం

పటం 9. EBSD ప్లాట్ పూర్తి చొచ్చుకుపోయే రంధ్రాల మోడ్ పరీక్షలో ఇనుము అధికంగా ఉన్న ప్రాంతం (పై పలక) యొక్క కణ పరిమాణాన్ని చూపుతుంది మరియు కణ పరిమాణ పంపిణీని పరిమాణాత్మకంగా నిర్ధారిస్తుంది.

పటం 10. అధిక ఇనుము మరియు అధిక అల్యూమినియం మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్ యొక్క SEM-EDS స్పెక్ట్రా.

ఈ అధ్యయనం, IF స్టీల్-1050 అల్యూమినియం మిశ్రమ లోహాల భిన్న లాప్ వెల్డింగ్ జాయింట్‌లలో అంతర్గత మోడల్ కార్బన్ (IMC) ఏర్పడటం, సూక్ష్మ నిర్మాణం మరియు యాంత్రిక లక్షణాలపై ARM లేజర్ ప్రభావాలను పరిశోధించింది. ఈ అధ్యయనంలో మూడు వెల్డింగ్ పద్ధతులు (కండక్షన్ మోడ్, లోకల్ పెనెట్రేషన్ మోడ్ మరియు ఫుల్ పెనెట్రేషన్ మోడ్) మరియు మూడు ఎంపిక చేసిన లేజర్ బీమ్ ఆకారాలు (గాసియన్ బీమ్, యాన్యులర్ బీమ్ మరియు గాసియన్ యాన్యులర్ బీమ్) పరిగణించబడ్డాయి. పరిశోధన ఫలితాల ప్రకారం, గాసియన్ బీమ్ మరియు యాన్యులర్ బీమ్ యొక్క సరైన పవర్ నిష్పత్తిని ఎంచుకోవడం అనేది అంతర్గత మోడల్ కార్బన్ యొక్క నిర్మాణం మరియు సూక్ష్మ నిర్మాణాన్ని నియంత్రించడానికి ఒక కీలకమైన పరామితి, తద్వారా వెల్డ్ యొక్క యాంత్రిక లక్షణాలను గరిష్ఠ స్థాయికి పెంచవచ్చు. కండక్షన్ మోడ్‌లో, 0.2 పవర్ నిష్పత్తి గల వృత్తాకార బీమ్ ఉత్తమ వెల్డింగ్ బలాన్ని (71% జాయింట్ సామర్థ్యం) అందిస్తుంది. పెర్ఫోరేషన్ మోడ్‌లో, గాసియన్ బీమ్ ఎక్కువ వెల్డింగ్ లోతును మరియు అధిక యాస్పెక్ట్ రేషియోను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, కానీ వెల్డింగ్ తీవ్రత గణనీయంగా తగ్గుతుంది. 0.5 పవర్ నిష్పత్తి గల యాన్యులర్ బీమ్, వెల్డ్ సీమ్‌లోని స్టీల్ సైడ్ గ్రెయిన్‌ల శుద్ధీకరణపై గణనీయమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. దీనికి కారణం, వలయాకార బీమ్ యొక్క తక్కువ గరిష్ఠ ఉష్ణోగ్రత వలన శీతలీకరణ రేటు వేగంగా ఉండటం, మరియు వెల్డ్ సీమ్ యొక్క పై భాగానికి అల్యూమినియం ద్రావకం వలస వెళ్లడం వల్ల గ్రెయిన్ నిర్మాణంపై కలిగే పెరుగుదల నిరోధక ప్రభావం. వికర్స్ మైక్రోహార్డ్‌నెస్‌కు మరియు థర్మో కాల్క్ యొక్క ఫేజ్ వాల్యూమ్ శాతం అంచనాకు మధ్య బలమైన సంబంధం ఉంది. Fe4Al13 యొక్క వాల్యూమ్ శాతం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, మైక్రోహార్డ్‌నెస్ అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది.