ალუმინის შენადნობის ლაზერული შედუღების საერთო დეფექტები

გავრცელებული დეფექტებიალუმინის შენადნობის ლაზერული შედუღება

ლაზერული ავტოგენური შედუღება იქნება ეს თულაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღებაგამოიყენება ალუმინის შენადნობებისთვის, არსებობს რამდენიმე გავრცელებული ტექნიკური პრობლემა, ანუ დეფექტები შეიძლება წარმოიშვას, თუ პროცესის პარამეტრები და შედუღების პირობები მეტალურგიულია.არასათანადო. ისალუმინის შენადნობების შეერთებების დეფექტები ძირითადად ორ ტიპს მოიცავს: შედუღების ფორიანობას და შედუღების ცხელი ბზარებს. ფორიანობისა და ცხელი ბზარების გარდა, ალუმინის შენადნობების ლაზერული შედუღების დროს ასევე არსებობს ისეთი დეფექტები, როგორიცაა ჩაჭრა და უკანა მხარის ცუდი ფორმირება. შედუღების ფორიანობასთან შედარებით, შედუღების ბზარების ალბათობა (შეუიარაღებელი თვალით ან დაბალი გადიდებით ჩანს) მაღალი არ არის. თუმცა, რადგან ბზარები უფრო საშიშია, JIS Z 3105 ადგენს, რომ შედუღებაში ბზარის აღმოჩენის შემდეგ, შედუღება უნდა შეფასდეს, როგორც IV კლასი. ჩაჭრა, უკანა მხარის ცუდი ფორმირება და სხვა დეფექტები ძირითადად სერიოზული დეფექტებია, რომლებიც გამოწვეულია სიჩქარის არასწორი კონტროლით ან პროცესის პარამეტრების შეუსაბამობით. ასეთი დეფექტები, როგორც წესი, პროცესის შესწავლისა და გამართვის ეტაპზე ვლინდება და იშვიათად გვხვდება ნორმალური ფაქტობრივი წარმოების ოპერაციებში. ამიტომ, ფორიანობა არის დეფექტის ტიპი, რომელიც უფრო მავნეა ალუმინის შენადნობების ლაზერული შედუღებისას და შედუღებული სტრუქტურების მომსახურების დროს და მისი ფუნდამენტურად აღმოფხვრა რთულია.

1. ფორიანობა

ფორიანობა ყველაზე გავრცელებული და მთავარი მოცულობითი დეფექტიაალუმინის შენადნობების ლაზერული შედუღება, რომლის ზომებიც ასობით მიკრონიდან რამდენიმე მილიმეტრამდე მერყეობს. მისი ფორმირების მექანიზმი ჯერ კიდევ ბოლომდე ნათელი არ არის. ფორიანობა არა მხოლოდ ასუსტებს შედუღების ეფექტურ სამუშაო მონაკვეთს, არამედ იწვევს დაძაბულობის კონცენტრაციას, რაც ამცირებს შედუღებული შეერთების დინამიურ სიმტკიცეს და დაღლილობის მახასიათებლებს.

როდესაც ალუმინის შენადნობი დნება წყალბადის შემცველ გარემოში, მისი შიდა წყალბადის შემცველობა შეიძლება აღემატებოდეს 0.69 მლ/100 გ-ს, მაგრამ შენადნობის გამყარების შემდეგ, მისი წყალბადის ხსნადობა წონასწორობაში მაქსიმუმ 0.036 მლ/100 გ-ია. ზოგადად მიღებულია, რომ ლაზერული შედუღების გაგრილების პროცესში წყალბადის ხსნადობა მკვეთრად ეცემა და ზეგაჯერებული წყალბადის ნალექი წარმოქმნის წყალბადის ფორიანობას. დაბალი დნობის წერტილის და მაღალი ორთქლის წნევის შენადნობის ელემენტების აორთქლებამ ასევე შეიძლება გამოიწვიოს ფორიანობა, რომელსაც მეტალურგიული ფორიანობა ეწოდება. გარდა ამისა, ლაზერული სხივის დარღვევამ და საკეტის ხვრელის არასტაბილურობამ ასევე შეიძლება გამოიწვიოს ფორიანობა, მაგრამ ასეთ ფორიანობას აქვს არარეგულარული ფორმა და შეიძლება ეწოდოს პროცესით გამოწვეული ფორიანობა. ალუმინის შენადნობების მაღალი ქიმიური აქტივობის გამო, ზედაპირზე ადვილად წარმოიქმნება ოქსიდის ფენა. შედუღების დროს, ალუმინის შენადნობის ზედაპირზე ოქსიდის ფენადან დაშლილი კრისტალური წყალი და შერეული წყალი, ჰაერში არსებულ ტენიანობასთან და დამცავ გაზთან ერთად, პირდაპირ იშლება და წარმოქმნის წყალბადს მაღალი ტემპერატურის არეში ლაზერის ზემოქმედების ქვეშ. ეს წყალბადის აირები შეიძლება დაილექოს გამდნარი სითხის გაგრილების და გამყარების დროს ბუშტების წარმოსაქმნელად ან პირდაპირ წარმოქმნას ბუშტები არასრული გამდნარი ოქსიდის ფენაზე. ალუმინის შენადნობების დაბალი სპეციფიკური წონის გამო, ბუშტების ამოსვლის სიჩქარე გამდნარ სითხეში ნელია. გარდა ამისა, ალუმინის შენადნობებს აქვთ ძლიერი თბოგამტარობა და გამდნარი სითხის გაგრილების და გამყარების სიჩქარე უკიდურესად მაღალია. ზოგიერთი ბუშტი ვერ გამოდის დროთა განმავლობაში და რჩება შედუღებულ სითხეში, რითაც წარმოიქმნება მეტალურგიული ფორიანობა. კვლევებმა აჩვენა, რომ ალუმინის შენადნობების შედუღებული ნაკეთობების ფორიანობის მთავარი აირი წყალბადია, ამიტომ ალუმინის შენადნობების შედუღებულ ნაკეთობებში ფორიანობას ზოგჯერ წყალბადის ფორიანობას უწოდებენ. სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპით ფორიანობის მოტეხილობის დაკვირვებისას, ფორიანობა ძირითადად წარმოადგენს სფერულ მორფოლოგიას დენდრიტული კრისტალების მჭიდროდ განლაგებული დენდრიტული ბოლოებით, ხოლო შიდა კედელი გლუვი, სუფთა და დაჟანგვის კვალის გარეშეა. ფორიანობის არსებობა არა მხოლოდ ამცირებს შედუღების კომპაქტურობას და შეერთების ტარების უნარს, არამედ სხვადასხვა ხარისხით ამცირებს შეერთების სიმტკიცეს და პლასტიურობას.

2. ცხელი ბზარები

ცხელი ბზარები (მათ შორის გამყარების ბზარები და ლიკვაციის ბზარები) წარმოიქმნება გამდნარი ლითონის გამყარების პროცესში და წარმოადგენს ალუმინის შენადნობების ლაზერული შედუღების ერთ-ერთ გავრცელებულ დეფექტს. გამყარების ბზარების მოტეხილობის მორფოლოგიის ყველაზე აშკარა მახასიათებელია ის, რომ მოტეხილობის ზედაპირი შედგება გლუვი, მაგრამ არათანაბარი მარცვლოვანი ქვაფენილის ან კარტოფილის მსგავსი სტრუქტურების დიდი ფართობისგან და ზედაპირი ხშირად ინარჩუნებს მარცვლოვანთაშორის დაბალი დნობის წერტილის ევტექტიკებს ან თხევადი აპკის ნაკეცებს, ასევე დენდრიტების მყიფე მოტეხილობის კვალს. ლიკვაციის ბზარების მოტეხილობის მორფოლოგია მსგავსია გამყარების ბზარების, მაგრამ მას აქვს მაღალი ტემპერატურის მარცვლოვანთაშორისი მოტეხილობის ან გამყარების მოტეხილობის მახასიათებლები. დაღლილობის დატვირთვის ქვეშ შედუღებული შეერთებების დაღლილობის მოტეხილობისას, ასეთი ცხელი ბზარებით გამოწვეული დაღლილობის ბზარების წყაროებიც ხშირია. ალუმინის შენადნობების ლაზერული შედუღების დროს ცხელი ბზარების გამომწვევი მიზეზები ძირითადად დაკავშირებულია მათ საკუთარ მახასიათებლებთან და შედუღების პროცესებთან. ალუმინის შენადნობებს აქვთ დიდი შეკუმშვის სიჩქარე გამყარების დროს (5%-მდე), რაც იწვევს დიდ შედუღების დაძაბულობას და დეფორმაციას; გარდა ამისა, შედუღებული ლითონის გამყარების დროს მარცვლების საზღვრების გასწვრივ წარმოიქმნება დაბალი დნობის წერტილის ევტექტიკური სტრუქტურები, რაც ასუსტებს მარცვლების საზღვრების შემაკავშირებელ ძალას, რის შედეგადაც დაჭიმვის სტრესის ზემოქმედების ქვეშ წარმოიქმნება ცხელი ბზარები. გარდა ამისა, ალუმინის შენადნობების ლაზერული შედუღების დროს ბზარების მორფოლოგია შეიძლება შეჯამდეს შემდეგ კატეგორიებად: შედუღების ცენტრის ბზარები; შედუღების შედუღების ხაზის ბზარები; შედუღებულ მარცვლებს შორის ბზარები; სითბოს ზემოქმედების ქვეშ მყოფი ზონის ლიკვაციის ბზარები; ოქსიდის ფენებით გამოწვეული ბზარები; და მარცვლებს შორის მიკრობზარები.

გარდა ამისა, შედუღების დროს არასაკმარისი დაცვა იწვევს შედუღებული ლითონის რეაქციას ჰაერში არსებულ აირებთან და წარმოქმნილი ჩანართები ასევე პოტენციური ბზარების წყაროა. შენადნობის ელემენტების ტიპი და რაოდენობა დიდ გავლენას ახდენს ალუმინის შენადნობების შედუღების დროს ცხელი ბზარების წარმოქმნის ტენდენციაზე. ზოგადად, Al-Si და Al-Mn სერიის ალუმინის შენადნობებს აქვთ კარგი შედუღებადობა და ცხელი ბზარების წარმოქმნა ადვილი არ არის; მაშინ როდესაც Al-Mg, Al-Cu და Al-Zn სერიის ალუმინის შენადნობებს აქვთ შედარებით მაღალი ცხელი ბზარების წარმოქმნის ტენდენცია. ცხელი ბზარების წარმოქმნის ტენდენციის შემცირება შესაძლებელია შედუღების პროცესის პარამეტრების რეგულირებით გათბობისა და გაგრილების სიჩქარის კონტროლის მიზნით. ზოგადად, ლაზერულ-რკალური ჰიბრიდული შედუღების ცხელი ბზარების წარმოქმნის ტენდენცია უკეთესია, ვიდრე ლაზერული შემავსებელი მავთულის შედუღების, ხოლო ლაზერული შემავსებელი მავთულის შედუღების ცხელი ბზარების წარმოქმნის ტენდენცია უკეთესია, ვიდრე ლაზერული ავტოგენური შედუღების.

3. ჭრის ქვეშ და დამწვრობის შედეგად დაზიანებული

ალუმინის შენადნობებს დაბალი იონიზაციის ენერგია აქვთ, ხოლო ფოტოინდუცირებული პლაზმა შედუღების დროს მიდრეკილია გადახურებისა და გაფართოებისკენ, რაც შედუღების არასტაბილურ პროცესებს იწვევს. გარდა ამისა, თხევად ალუმინის შენადნობებს კარგი დინება და დაბალი ზედაპირული დაჭიმულობა აქვთ. შეღწევადობის გასაუმჯობესებლად ხშირად საჭიროა დამცავი გაზის უფრო დიდი ნაკადის სიჩქარე და ლაზერის გამომავალი სიმძლავრე, რაც აუარესებს შედუღების პროცესის სტაბილურობას, იწვევს გამდნარი სითხის ძლიერ რყევას წნევის ქვეშ და ადვილად იწვევს დეფექტებს, როგორიცაა ჭრილი და დამწვრობა. ლაზერით შედუღებული ალუმინის შენადნობის ფირფიტების უკანა მხარის ფორმირების უნარის ეფექტურად გაუმჯობესება შესაძლებელია შედუღების უკანა მხარეს წყლით გაგრილებადი სპილენძის ფირფიტის დამონტაჟებით.

4. წიდის ჩართვა

ავტომობილის კორპუსის შედუღებისას ხშირად წარმოქმნილი დეფექტის კიდევ ერთი სახეობაა შედუღების წიდის ჩართვა. კვლევებმა აჩვენა, რომ წიდის ჩართვა ძირითადად მოდის შედუღებული მასალებისა და შედუღების მავთულების ზედაპირზე არსებული ოქსიდებიდან, ასევე ალუმინის შენადნობის მასალების ლოკალიზაციის არასტაბილური პროცესებიდან. ამიტომ, ალუმინის შენადნობის მასალების მწარმოებლებმა უნდა გააძლიერონ ტექნოლოგიური ინოვაციები და გააუმჯობესონ ჩამოსხმის პროცესები, რათა მინიმუმამდე დაიყვანონ ნედლეულში მინარევებისა და წყალბადის შემცველობა და გაზარდონ პროდუქციის ხარისხის სტაბილურობა.