01 Pengenalan
Aloi aluminium 5A06 digunakan secara meluas dalam industri automotif, aeroangkasa dan kapal tekanan kerana kekuatannya yang tinggi dan rintangan kakisan yang sangat baik. Walau bagaimanapun, kekonduksian haba yang tinggi, kelikatan rendah dan pemantulan yang tinggi menjadikan kimpalan laser mencabar, selalunya membawa kepada kebolehbentukan yang lemah dan kecacatan keliangan yang teruk. Berbanding dengan laser tunggal atau kimpalan MIG, laser-kimpalan hibrid MIG menunjukkan gandingan tenaga yang unggul, kestabilan kolam lebur dan kebolehbentukan, meningkatkan penembusan dalam dan rintangan kepada keliangan. Namun begitu, bagi aloi aluminium 5A06, penyejatan magnesium dan perubahan keterlarutan hidrogen masih membawa kepada masalah keliangan yang ketara, memerlukan penyiasatan lanjut ke dalam mekanisme pembentukan liang dan pengoptimuman proses. Kajian ini memberi tumpuan kepada aloi aluminium 5A06 setebal 6.9 mm, menganalisis struktur mikro, pengagihan keliangan, mekanisme pembentukan liang, dan variasi kekerasan mikro sambungan dikimpal di bawah kimpalan hibrid. Ia juga meneroka kombinasi kelajuan kimpalan dan kuasa laser yang sesuai.
02 Gambaran Keseluruhan
Penyelidikan secara sistematik menganalisis ciri-ciri struktur dan isu keliangan bagi sambungan aloi aluminium 5A06 setebal 6.9 mm di bawah kimpalan hibrid laser-MIG. Ia mendedahkan bahawa kelajuan kimpalan adalah parameter utama yang mempengaruhi kebolehbentukan, kadar keliangan, dan prestasi mekanikal. Kajian mengenal pasti keliangan sebagai kecacatan utama, disebabkan oleh dua faktor utama: pemendakan gas hidrogen semasa pemejalan cepat, dan penyejatan magnesium pada suhu tinggi membentuk buih. Liang-liang ini terutamanya tertumpu pada bahagian atas kimpalan. Kehadiran liang-liang dengan ketara mengurangkan kekerasan sendi. Walaupun kekasaran butiran menyebabkan pelembutan dalam-zon terjejas haba (HAZ), pelembutan dalam zon kimpalan (WB) adalah disebabkan terutamanya oleh liang-liang. Penyelidikan menyerlahkan bahawa keliangan mempunyai impak yang jauh lebih besar terhadap pengurangan kekerasan daripada kekasaran bijirin, dengan kekerasan tempatan menurun kepada serendah 29% daripada nilai purata. Kelajuan kimpalan yang berbeza telah dibandingkan: terlalu rendah (2 m/min) mengakibatkan pengagregatan liang dan kekerasan rendah, manakala terlalu tinggi (3.5 m/min) membawa kepada proses-liang teraruh pada akar kimpalan. Kelajuan kimpalan optimum didapati 3 m/min, yang mencapai pori-pori yang halus, teragih seragam, penembusan yang baik, dan kekerasan yang lebih tinggi.
03 Angka dan Analisis
Rajah 1 menggambarkan morfologi makroskopik kimpalan di bawah parameter proses yang berbeza. Penembusan yang baik dicapai pada kelajuan antara 2–3.5 m/min, dengan pembentukan kimpalan lengkap dan tiada retak, menyerlahkan keberkesanan laser-kimpalan hibrid MIG berbanding MIG sahaja.
Rajah 2 menunjukkan ciri mikrostruktur sambungan dikimpal, termasuk zon kimpalan (WB),-zon terjejas haba (HAZ) dan logam asas (BM). Zon kimpalan terutamanya terdiri daripada dendrit equiaxed, dengan butiran peralihan dari columnar ke equiaxed berhampiran garisan gabungan. Liang metalurgi 29-52 μm diperhatikan dalam WB.
Rajah 3 menunjukkan taburan liang di kawasan yang berbeza. Liang-liang dalam kimpalan atas (Wilayah A) adalah terutamanya metalurgi, terbentuk kerana halangan pelepasan gelembung semasa pemejalan.
Rajah 4 menunjukkan taburan kekerasan mikro merentasi sambungan kimpalan. Kedua-dua WB dan HAZ mempamerkan kelembutan, dengan pori-pori memberikan pengaruh yang lebih besar pada pengurangan kekerasan daripada pengasar bijirin. Kelajuan kimpalan yang lebih tinggi meningkatkan kekerasan purata, dengan kekerasan yang lebih tinggi sedikit diperhatikan di kawasan kimpalan atas.
04 Kesimpulan
Kajian mengenai sambungan aloi aluminium 5A06 setebal 6.9 mm di bawah laser-kimpalan hibrid MIG ini memberikan kesimpulan berikut:
1. Laser-Kimpalan hibrid MIG mencapai penembusan yang baik antara 2–3.5 m/min, meningkatkan kualiti kimpalan dengan ketara.
2. Liang terutamanya tertumpu di kawasan kimpalan atas, disebabkan oleh pemendakan hidrogen dan penyejatan magnesium. Keliangan mempunyai kesan yang lebih besar pada pelembutan sendi daripada kekasaran bijirin.
3. Parameter optimum: kuasa laser 4.5 kW dan kelajuan kimpalan 3 m/min, menghasilkan keliangan yang rendah, saiz liang kecil dan taburan kekerasan mikro yang menggalakkan.
4. Kawalan proses yang betul (pembersihan permukaan, gas pelindung, dan pengoptimuman kelajuan kimpalan) adalah penting untuk mengurangkan keliangan dan meningkatkan prestasi kimpalan.
Rujukan
Penerbitan asal: Jurnal Proses Pembuatan, https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2018.08.011
