Abstracto
La propiedad mecánica de la unión soldada es un factor esencial y crítico para la amplia aplicación de la aleación de magnesio en la fabricación de componentes. En este estudio, se investigaron los efectos sinérgicos del láser oscilante y la adición de polvo de Gd sobre la ductilidad de uniones de aleación de magnesio soldadas híbridas con láser-MIG. Además, se aclaró el mecanismo de mejora de la ductilidad basándose en el refinamiento del grano y el comportamiento de propagación de grietas. El alargamiento de la junta aumentó en un 145,3 % en comparación con el de la soldadura láser sin oscilación. El efecto de agitación del láser oscilante y la agregación de fases precipitadas de alto-punto de fusión-(Mg, Al)2Dios dio como resultado el refinamiento del grano. La anisotropía plástica de la soldadura se redujo debido a la orientación aleatoria del grano, que fue inducida por la microestructura homogénea de la soldadura. En consecuencia, la activación de 〈c + aSe mejoró el deslizamiento de la dislocación, que fue el factor clave para la mejora de la plasticidad. Durante el proceso de propagación de la grieta, se giró la orientación de los granos mediante gemelos y se mejoró la compatibilidad geométrica de los granos adyacentes. En consecuencia, la propagación de la grieta a lo largo del límite de grano se vio obstaculizada de manera eficiente. Los hallazgos de este estudio contribuyen al avance de la tecnología de soldadura por láser oscilante con alimentación eléctrica y proporcionan una referencia valiosa para mejorar la ductilidad de las uniones soldadas con aleación de magnesio.
Fig. 1. Diagrama esquemático del proceso de soldadura de llenado de potencia híbrida Gd con láser oscilante-MIG.
Tabla 2. Parámetros de soldadura de llenado de potencia con láser oscilante-MIG híbrido Gd.
| Parámetros de soldadura | valores |
|---|---|
| potencia del láserP(kW) | 2.2 |
| Velocidad de alimentación de alambrevf(m/min) | 5.0, 5.5 |
| Velocidad de soldaduravw(mm/s) | 30, 35, 40 |
| Frecuencia de oscilación del láserf(Hz) | 50, 100, 150, 200 |
| Diámetro oscilante del láserD(mm) | 1 |
| Velocidad de rotación del alimentador de polvo.vr(l/min) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| Caudal del gas portador del alimentador de polvovc(rpm) |
6.0, 7.5, 9.0
|
Un nuevo avance en la soldadura aumenta drásticamente la ductilidad de la aleación de magnesio
Un equipo de investigación ha revelado un avance significativo en la soldadura de aleaciones de magnesio, demostrando que una combinación de tecnología láser oscilante y la adición de polvo de gadolinio (Gd) puede mejorar drásticamente la ductilidad de las uniones soldadas híbridas láser-MIG.
Las aleaciones de magnesio son valoradas por sus propiedades livianas, pero a menudo enfrentan limitaciones debido a la mala ductilidad de la soldadura. El nuevo estudio muestra que el alargamiento de la articulación se puede mejorar mediante145%en comparación con la soldadura láser convencional no-oscilante.
Según los investigadores, la mejora proviene derefinamiento de granoy cambios encomportamiento de propagación de grietas. El láser oscilante crea un efecto de agitación, mientras que los precipitados de alto-punto de fusión-(Mg,Al)₂Gd ayudan a refinar la microestructura. Este proceso reduce la anisotropía plástica al aleatorizar la orientación del grano, lo que mejora la activación del deslizamiento de dislocación crítico 〈c + a〉 -, un mecanismo clave para mejorar la plasticidad.
Además, durante la propagación de la grieta, la orientación de los granos gira mediante macla, lo que aumenta la compatibilidad geométrica entre los granos vecinos. Esto impide efectivamente que las grietas se desplacen a lo largo de los límites de los granos.
Los hallazgos ofrecen nuevos conocimientos sobre la soldadura asistida por-láser-oscilante con alimentación de polvo y presentan una ruta prometedora para mejorar el rendimiento mecánico de los componentes de aleación de magnesio en la industria.
Después de soldar, las muestras se prepararon para metalúrgico, microscopio electrónico de barrido (SEM), difracción retrodispersada de electrones (EBSD), microscopio electrónico de transmisión (TEM) y análisis de propiedades mecánicas. Primero se pulió la muestra con papeles de lija metalográficos, se pulió y luego se corroyó con soluciones corrosivas para examinar la microestructura de la soldadura. Las muestras de EBSD se pulieron electrolíticamente en una solución que contenía perclorato de metanol de n-butanol en una proporción de 6:34:60, respectivamente. Las muestras se pulieron durante 25 s a -20 grados con un voltaje de 25 V y una corriente de 0,6 A. Las pruebas de tracción se llevaron a cabo con una velocidad de carga de 2,0 mm/min y los resultados se obtuvieron calculando el promedio de tres muestras. Para estudiar el comportamiento de propagación de grietas, se seleccionaron muestras de tracción con muesca de borde único (SENT) y las puntas de muesca específicas se fabricaron en la zona de soldadura.
3. Resultados
3.1. Morfologías de soldadura
El láser oscilante podría mejorar la formación de la soldadura y eliminar los defectos de soldadura de manera eficiente. La Tabla 3 muestra las morfologías de soldadura y sección transversal-con diferentes procesos en soldadura híbrida láser-MIG. La soldadura híbrida láser-MIG estaba compuesta por una zona de arco ancha y poco profunda en la parte superior, y una zona láser profunda y estrecha en la parte inferior. Cuando la velocidad de alimentación del alambre era de 5,0 m/min, se observaron defectos socavados y no soldados en la parte posterior de la soldadura, como se muestra en la Fig. (a) de la Tabla 3. Al aumentar la velocidad de alimentación del alambre, se pudieron suprimir los defectos no soldados. Sin embargo, la continuidad de la soldadura era deficiente y quedaban socavados. Y el defecto de colapso se pudo observar en el lado frontal de la soldadura, como se muestra en la Fig. (b) de la Tabla 3. Al aumentar la velocidad de soldadura, la soldadura y su forma de sección transversal estaban libres de defectos, pero se pudieron observar ligeras salpicaduras en la superficie de la soldadura, como se muestra en la Fig. (c) de la Tabla 3. A medida que la velocidad de soldadura aumentó a 40 mm/s, la formación de la soldadura se deterioró notablemente con colapso y socavado. Se observó una disminución notable del ancho de la soldadura, como se ilustra en la Fig. (d) de
Tabla 3.
Tabla 3. Morfologías y secciones transversales-de soldadura con diferentes procesos de soldadura.
| Morfologías de soldadura y-secciones transversales | Parámetros de soldadura | formación de soldadura | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(m/min) | vw(mm/s) | f(Hz) | ||
|
|
5.0 | 30 | / | Recortes y defectos no soldados. |
|
|
5.5 | 30 | / | Mala continuidad, colapso y socavaciones |
|
|
5.5 | 35 | / | Ligeras salpicaduras |
|
|
5.5 | 40 | / | Colapso y socavado |
|
|
5.5 | 35 | 50 | Vender a menor precio que |
|
|
5.5 | 35 | 100 | bien formado |
|
|
5.5 | 35 | 150 | Gran diferencia en el ángulo de las esquinas y defectos de socavación |
|
|
5.5 | 35 | 200 |
Gran diferencia en el ángulo de las esquinas |
