Kulehemu kwa Leza - Ushawishi wa Vigezo vya Mtetemo kwenye Hali ya Pete Inayoweza Kurekebishwa (ARM) Kulehemu kwa Leza kwa Aloi za Alumini

Kulehemu kwa Leza - Ushawishi wa Vigezo vya Mtetemo kwenye Hali ya Pete Inayoweza Kurekebishwa (ARM) Kulehemu kwa Leza kwa Aloi za Alumini

1. Muhtasari

Utafiti huu unachunguza athari za ukubwa na masafa ya mtetemo kwenye ubora wa uso, miundo mikubwa na midogo, na unyeo wa hali ya pete inayoweza kurekebishwa (ARM)leza iliyounganishwa kwa mtetemoSahani za aloi ya alumini ya A5083. Matokeo yanaonyesha kwamba kwa kuongezeka kwa amplitude na masafa ya mtetemo, ubora wa uso wa mtetemo unaboreshwa. Kadri amplitude inavyoongezeka, sehemu nzima ya mtetemo hubadilika kutoka umbo la "kikombe" hadi umbo la "mchanganyiko". Uchambuzi wa miundo midogo unaonyesha kwamba ukubwa wa chembe ya mtetemo haupungui kwa kuongezeka kwa amplitude na masafa ya mtetemo kutokana na ushindani kati ya athari ya kuchochea na kupungua kwa kiwango cha kupoeza. Pole ya mtetemo hupungua kwa kuongezeka kwa vigezo vya mtetemo, na kufikia porosity ya mwisho ya 0.22% wakati amplitude ni 2 mm. Tomografia ya X-ray yenye pande tatu inathibitisha zaidi ushawishi wa mtetemo kwenye usambazaji wa vinyweleo: vinyweleo vikubwa huwa vinakusanyika nyuma ya bwawa lililoyeyuka, huku vinyweleo vidogo vikionyesha ulinganifu bora. Utafiti huu hutoa maarifa muhimu ya kuboresha vigezo vya mtetemo ili kufikia kulehemu kwa leza ya ubora wa juu katika matumizi ya aloi ya alumini ya A5083.

2 Usuli wa Sekta

Aloi za alumini zina faida za uzito mwepesi, nguvu maalum ya hali ya juu, na upinzani mzuri wa kutu, na hutumika sana katika tasnia za magari, reli za kasi ya juu, anga za juu na viwanda vingine. Kulehemu kwa leza kuna faida za ufanisi wa hali ya juu, eneo dogo linaloathiriwa na joto, na mabadiliko madogo ya kulehemu. Kwa hivyo,Kulehemu kwa leza ni njia ya kiuchumi ya kulehemu inayofaa kwa sahani nene, ambayo inaweza kupunguza sana idadi ya njia za kulehemu. Unyevu ni kasoro kubwa katika kulehemu kwa leza ya aloi za alumini, ambayo huathiri vibaya sifa za mitambo ya viungo vilivyounganishwa. Kwa hivyo, tafiti nyingi zimefanywa ili kupunguza na kuondoa uundaji wa unyevu, ikiwa ni pamoja na kuboresha gesi ya kinga, kutumia teknolojia ya boriti mbili, kutumia mifumo ya nguvu ya leza iliyobadilishwa, na kutumia mbinu za boriti zinazozunguka. Teknolojia ya kulehemu ya kuzungusha kwa leza inajitokeza kwa uwezo wake wa kuchanganya faida za kulehemu kwa leza na sifa zake. Kutumia kulehemu kwa kuzungusha kwa leza hakuwezi tu kupunguza unyevu lakini pia kuboresha muundo mdogo wa kulehemu na kuongeza ubora wa kulehemu. Idadi kubwa ya tafiti zimezingatia zaidi vipengele mbalimbali vya kulehemu kwa kuzungusha kwa leza, ikiwa ni pamoja na kupunguza unyevu, uboreshaji wa usambazaji wa nishati, uboreshaji wa muundo wa nafaka, na uainishaji wa mtiririko wa kuyeyuka katika bwawa lililoyeyuka. Usambazaji wa nishati ya leza una jukumu muhimu katika usambazaji wa halijoto na kina cha kupenya kwa kulehemu kwa leza. Katika kiwango fulani cha unyevu, pamoja na ongezeko la masafa ya skanning, mchakato wa kulehemu hubadilika kutoka kulehemu kwa kupenya kwa kina hadi kulehemu isiyo imara, na hatimaye hadi kulehemu kwa upitishaji joto. Matokeo yanaonyesha kwamba kuongeza ukubwa na masafa ya skanning kunaweza kupunguza unyeyusho, lakini pia kupunguza kwa kiasi kikubwa kina cha kupenya kwa weld, na hivyo kupunguza sifa za kiufundi za weld. Katika miaka ya hivi karibuni, leza ya hali ya pete inayoweza kurekebishwa (ARM) imetengenezwa, ambayo hugawanya nishati ya leza katika kiini chenye msongamano mkubwa wa nishati na pete yenye msongamano mdogo wa nishati, ikilenga kuimarisha tundu la ufunguo na kuboresha ubora wa kulehemu. Watafiti wametumia kulehemu kwa kutumia leza ya ARM ili kulehemu aloi za alumini zenye nguvu nyingi za 6xxx chini ya uwiano tofauti wa nguvu ya msingi/pete na upana wa msongamano. Matokeo ya majaribio yanaonyesha kuwa jambo kuu linaloathiri jiometri ya weld ni upana wa msongamano, badala ya uwiano wa nguvu ya pete ya msingi. Hata hivyo, usambazaji wa vinyweleo na utaratibu wake wa kuzuia chini ya nafasi ya msongamano na leza ya ARM haujasomwa. Katika karatasi hii, teknolojia mpya ya kulehemu ya msongamano wa leza ya ARM inatumiwa ili kupunguza unyeyusho wa weld, kupata kina cha juu cha kupenya na ubora bora wa weld. Utafiti wa kina kuhusu usambazaji wa nishati ya leza, tabia ya mienendo ya bwawa lililoyeyuka, na muundo mdogo chini ya masafa na amplitude tofauti za mtetemo unafanywa.

3. Malengo na Taratibu za Majaribio

Teknolojia ya kulehemu yenye mzunguko wa leza ilitumika kulehemu aloi za alumini. Nyenzo ya msingi (BM) ilikuwa aloi ya alumini ya 5083-O yenye vipimo vya 300mm × 100mm × 5mm (urefu × upana × unene), na muundo wake wa kemikali umeonyeshwa kwenye jedwali. Kabla ya kulehemu, sampuli zilisuguliwa ili kuondoa filamu ya oksidi ya uso, kisha kusafishwa na asetoni katika bafu ya ultrasonic kwa dakika 15 ili kuondoa mafuta ya uso.mfumo wa kulehemu wa lezahasa lina roboti ya Kuka, leza ya diski ya TruDisk 8001, na kichanganuzi cha galvanometer cha 3D PFO. Leza ya diski ya TruDisk 8001 ilitumika kama chanzo cha leza ya hali ya pete inayoweza kurekebishwa, ikiwa na uwiano wa nyuzi za msingi/pete wa 100/400 μm na nguvu ya juu ya kutoa ya 8 kW (urefu wa mawimbi ya 1030 nm, kigezo cha ubora wa boriti cha 4.0 mm·rad). Boriti ya leza imeundwa na sehemu ya msingi na sehemu ya pete, ambapo leza katika sehemu ya kati ya msingi hutoa tundu la ufunguo (60% ya nishati ya leza), na leza katika sehemu ya pete huhakikisha usambazaji mzuri wa halijoto (40% ya nishati ya leza), kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro (b). Urefu wa fokasi wa lenzi ya collimator na fokasi ni 138 mm na 450 mm, mtawalia. Wakati wa mchakato wa kulehemu, kamera ya kasi ya juu ya Phantom V1840 na chanzo cha mwanga cha masafa ya juu cha Cavilux zilitumika kufuatilia mchakato wa kulehemu kwa wakati halisi, kwa kasi ya kurusha ya fps 5000 na muda wa mfiduo wa μs 1. Katika utafiti huu, njia ya mzunguko wa miale ya duara, njia ya mwendo wa leza, na kasi ya papo hapo imefafanuliwa kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro.

4 Matokeo na Majadiliano

4.1 Sifa za Mofolojia ya Weld Mofolojia ya uso wa weld chini ya njia tofauti za mtetemo wa leza zinaonyeshwa kwenye mchoro. Matokeo yanaonyesha kuwa uso wa weld wa kulehemu kwa mstari wa kawaida ulionyooka ni mbaya (ukali wa 78.01 μm), pamoja na mwendelezo duni wa mawimbi ya weld na kuenea kwa kutosha kwa weld. Uundaji duni wa weld, matone makali, na mkato mdogo pia ulionekana. Kwa ongezeko la amplitude na masafa ya mtetemo, uso wa weld hutoa magamba mnene na sare ya samaki. Ukali wa uso wa welds zenye amplitude za mtetemo wa 0.5 mm, 1 mm, na 2 mm ni 80.71 μm, 49.63 μm, na 31.12 μm, mtawalia. Hakuna makosa au milipuko inayosababishwa na matone. Matokeo yanaonyesha kuwa masafa ya juu ya mtetemo husababisha mtiririko wa kawaida wa bwawa la kuyeyuka, athari kubwa ya kuchochea ya boriti ya leza, na uso bora zaidi wa weld. Kimsingi, umbo la weld ya leza linahusiana kisababishi na mwendo wa boriti ya leza. Wakati wa kulehemu, mabadiliko katika amplitude ya oscillation na masafa hubadilisha kasi ya kulehemu, na hivyo kuathiri msongamano wa nishati ya mstari na uingizaji wa joto wa jumla wa leza. Mofolojia ya sehemu mtambuka ya weld ina umbo la "kikombe", inayojumuisha sehemu mbili: sehemu ya chini ni "shina", na sehemu ya juu ni "bakuli". Kina cha kupenya na "shina" hufafanuliwa kama H1 na H2, mtawalia, na upana wa weld ("bakuli") na "shina" hufafanuliwa kama W1 na W2, mtawalia. Upana wote wa weld W1 na W2 huongezeka sanjari na ongezeko la amplitude ya oscillation, na mofolojia ya weld hubadilika polepole kutoka umbo la "kikombe" hadi umbo la "mwanzo". Msongamano wa juu wa nishati ya leza huonekana kwenye mwingiliano wa njia. Kwa kulinganisha Takwimu (b, d) na (c, e), inaweza kuonekana kwamba ongezeko la masafa ya skanning litaongeza eneo la mwingiliano wa njia kando ya njia ya skanning, na kufanya usambazaji wa nishati ya leza kuwa sawa zaidi. Hata hivyo, kupungua kwa msongamano wa juu wa nishati kutasababisha kupungua kwa kina cha kulehemu.

4.2 Tabia ya Bwawa Lililoyeyushwa Ili kufafanua ushawishi wa njia ya skanning kwenye tabia ya bwawa lililoyeyushwa, mfumo wa kamera ya kasi kubwa ulitumika kuchunguza mchakato wa mageuko ya bwawa lililoyeyushwa na tundu la ufunguo. Mchoro (a) unaonyesha mchakato wa mageuko ya bwawa lililoyeyushwa chini ya njia ya mstari ulionyooka. Mchoro (bf) ni michoro ya mageuko ya bwawa lililoyeyushwa chini ya vigezo tofauti vya mtetemo. Kwa kuongezeka kwa masafa na ukubwa wa mtetemo, sehemu ya nyuma ya bwawa lililoyeyushwa inakuwa mviringo zaidi kutokana na upanuzi wa upana wa bwawa lililoyeyushwa. Kadri urefu wa bwawa lililoyeyushwa unavyoongezeka, kushuka kwa uso unaosababishwa na mlipuko wa tundu la ufunguo hupungua wakati wa uenezaji wa nyuma. Kwa hivyo, metali ya kioevu iliyoyeyushwa huganda vizuri na mara kwa mara kwenye ncha ya nyuma ya bwawa lililoyeyushwa, na kutengeneza magamba ya samaki ya kulehemu yenye umbo sawa na mnene. Mchoro unaonyesha mabadiliko ya eneo la ufunguzi wa tundu la ufunguo wakati wa kulehemu kwa leza, ambayo yanatokana na picha za upigaji picha wa kasi ya juu wa bwawa lililoyeyushwa. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro (a), wakati wa kulehemu kwa mstari ulionyooka, ukubwa wa ufunguzi wa tundu la ufunguo unaonyesha mabadiliko dhahiri. Matukio kadhaa ya kufungwa kwa tundu la ufunguo (0 mm²) yalionekana, huku wastani wa eneo la ufunguzi wa tundu la ufunguo likiwa 0.47 mm². Ongezeko la amplitude ya mtetemo pia linaweza kupunguza mabadiliko na kuboresha uthabiti. Hii ni kwa sababu katika kulehemu kwa mtetemo, sehemu kubwa ya nishati husambazwa pande zote mbili. Kwa hivyo, sehemu ya kutolea nje kwenye tundu la ufunguo hupanuka, na amplitude ya mtetemo huongezeka, na hivyo kuongeza eneo la ufunguzi. Ongezeko la amplitude hupanua safu ya kuchochea ya boriti ya leza, na kusababisha upanuzi wa radius ya harakati za mara kwa mara za tundu la ufunguo. Kutokana na mnato wa chuma kilichoyeyushwa na shinikizo la hidrodynamic linalofanya kazi karibu na ukuta wa tundu la ufunguo, harakati ya mkondo wa eddy hutokea katika bwawa la kulehemu lililoyeyushwa karibu na ufunguzi wa tundu la ufunguo. Upanuzi wa eneo la ufunguzi wa tundu la ufunguo huongeza uthabiti wake, huepuka uundaji wa viputo, na hivyo kuzuia kwa kiasi kikubwa unyeyushaji.

4.3 Muundo Mdogo Mchoro unaonyesha mofolojia ya EBSD ya sehemu mtambuka ya weld chini ya masafa na amplitudes tofauti za oscillation. Karibu na mstari wa muunganiko wa weld ya leza, chembe za dendrite za safu hukua kuelekea katikati ya weld. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro (a), kati ya maeneo ya "bakuli" na "shina", tofauti dhahiri katika usambazaji wa chembe za safu zinaweza kuzingatiwa. Chembe za safu zimesambazwa katika umbo la U kando ya ukuta wa "bakuli", huku katika eneo la "shina", chembe za safu zimesambazwa katika umbo la U kando ya mstari wa muunganiko. Wakati wa muunganiko wa weld, chembe zilizoganda kwa kiasi fulani katika eneo la muunganiko hufanya kazi kama maeneo ya nucleation kwa mbele ya muunganiko na hukua kwa upendeleo kwenye mpaka wa bwawa lililoyeyushwa kando ya mwelekeo wa kiwango cha juu cha joto. Jambo hili hutokea kwa sababu msongamano mkubwa wa nguvu wa leza husababisha kuongezeka kwa joto ndani ya bwawa la kulehemu. Kiwango cha juu cha joto G na kiwango cha wastani cha ukuaji R hufanya G/R kuwa kubwa kuliko kizingiti cha mabadiliko ya muundo mdogo, na kusababisha uundaji wa chembe za safu. Kiwango cha joto G katika kituo cha kulehemu hupungua, na kusababisha uwiano wa G/R kushuka polepole chini ya kizingiti cha mabadiliko ya muundo mdogo, na kubadilika hadi chembe zenye usawa. Chembe zenye usawa ziko katika sehemu za kati za "bakuli" na "shina". Kwa kuwa "shina" la kulehemu ni nyembamba na karibu na nyenzo ya msingi, huganda kabisa kabla ya eneo la "bakuli" wakati wa kupoa. Sehemu ya "shina" iliyoganda hufanya kazi kama eneo la nucleation chini ya "bakuli", na kukuza ukuaji wa juu wa chembe za safu. Mchoro unaonyesha michakato ya kulehemu ya mstari ulionyooka na inayoyumba. Inaonyeshwa kuwa mabadiliko endelevu ya nafasi ya boriti ya leza katika kulehemu ya kuyeyuka kwa leza yataongeza urefu wa bwawa la kati lililoyeyuka, na kuyeyusha tena chuma kilichoganda tayari, na kusababisha kupungua kwa kiwango cha ukuaji wa chembe r. Hii inaweza kusababisha kupungua kwa G/R katika eneo la chini la chembe zenye usawa.

4.4 Usambazaji wa Vinyweleo Tomografia ya X-ray yenye vipimo vitatu ilitumika kufanya ukaguzi wa kina wa kulehemu, na kupata usambazaji wa vipimo vitatu vya vinyweleo kwenye kulehemu, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro. Vinyweleo huhesabiwa kama jumla ya ujazo wa vinyweleo vilivyogawanywa na jumla ya ujazo wa kulehemu. Kwa kulinganisha mofolojia ya vinyweleo na usambazaji wa vileo vinavyozunguka kwa leza ya mstari ulionyooka na vileo vinavyozunguka kwa leza ya mviringo, imegundulika kuwa vileo vinavyozunguka kwa leza ya mstari ulionyooka vina vinyweleo vingi vya ujazo, vyenye vinyweleo vya 2.49%, ambavyo ni vya juu zaidi kuliko vile vya mviringo.kulehemu kwa lezaKwa kulinganisha Takwimu (b, c) na (d, e), inaweza kuonekana kwamba kuongeza masafa ya mtetemo husaidia kuzuia uundaji wa vinyweleo. Kwa kulinganisha Takwimu (b, d) na (c, e), inaweza kuonekana kwamba ongezeko la amplitude ya mtetemo pia lina jukumu muhimu katika kuzuia uundaji wa vinyweleo. Wakati amplitude ya mtetemo inapoongezeka zaidi hadi 2 mm (Mchoro (f)), vinyweleo hupunguzwa zaidi hadi 0.22%, na kuacha vinyweleo vidogo na vidogo tu. Mchoro unaonyesha usambazaji wa eneo la vinyweleo katika umbali tofauti kutoka katikati ya weld, unaowakilisha vinyweleo kulingana na ukubwa wa eneo la vinyweleo. Kwa kulehemu kwa mstari ulionyooka, eneo la vinyweleo husambazwa kwa ulinganifu kando ya katikati ya weld, na hupungua polepole kadri umbali unavyoongezeka kutoka katikati ya weld. Matokeo yanaonyesha kwamba vinyweleo vinavyosababishwa na tundu la ufunguo vimejikita zaidi nyuma ya bwawa lililoyeyuka kwenye katikati ya weld. Kwa kulehemu kwa leza, ulinganifu wa usambazaji wa vinyweleo unakuwa dhaifu. Mchoro unaonyesha eneo la vinyweleo katika umbali tofauti kutoka kwenye uso wa kulehemu, ambapo mstari mwekundu unawakilisha mpaka kati ya maeneo ya "bakuli" na "shina". Katika kesi ya vinyweleo vikubwa vinavyotawala (Michoro (ac)), eneo la vinyweleo juu ya mpaka linahesabu zaidi ya 85%. Hii ni kwa sababu mpito wa kontua kwenye mpaka mrefu wa itudinal una uwezekano mkubwa wa kunasa vibweta kwenye bwawa la kulehemu, na vibweta vilivyonaswa huwa vinahamia juu chini ya ushawishi wa kuelea. Katika kesi ya vinyweleo vidogo vinavyotawala (Michoro (df)), vinyweleo vimejilimbikizia katika eneo hilo ndani ya 0.5 mm chini ya mstari wa mpaka. Muda mfupi wa kupoa na uhamaji mdogo wa juu unaweza kuwa sababu za jambo hili.

Hitimisho 5

(1) Hali tofauti za mtetemo wa leza zina athari dhahiri kwenye uso wa kulehemu. Amplitude na masafa ya juu yanaweza kuboresha ubora wa uso, huku vigezo vya mtetemo mkubwa kupita kiasi vinaweza kuongeza ukali na kusababisha kasoro zilizopinda.

(2) Umbo la kulehemu huamuliwa zaidi na vigezo vya mtetemo wa leza, ambavyo huathiri kasi ya kulehemu, usambazaji wa nishati, na uingizaji wa jumla wa joto. Kwa kuongezeka kwa amplitude ya mtetemo, mofolojia ya kulehemu hubadilika kutoka "kikombe" hadi "mchanganyiko", na uwiano wa kipengele hupungua.

(3) Kwa kuongezeka kwa ukubwa na masafa ya mtetemo, bwawa lililoyeyuka huwa pana na sehemu ya nyuma inakuwa mviringo. Athari ya mtetemo huongeza urefu wa bwawa lililoyeyuka, ambalo ni muhimu kwa kutoroka kwa viputo na uimara sare. Wakati wa kulehemu kwa mstari ulionyooka, eneo la ufunguzi wa tundu la ufunguo hubadilika-badilika; kwa kulinganisha, mabadiliko haya yanaweza kupunguzwa, na kuboresha utulivu wa kulehemu.

(4) Kuongeza ukubwa na masafa ya mtetemo hupunguza mteremko wa joto na kiwango cha ukuaji, jambo ambalo lina manufaa kwa uundaji wa nafaka kubwa. Hata hivyo, athari ya kuchochea kwa leza inafaa kwa kusafisha ukubwa wa nafaka na kuboresha nguvu ya umbile. Chini ya vigezo tofauti vya leza, ugumu wa kulehemu unabaki thabiti kiasi, chini kidogo kuliko ule wa nyenzo ya msingi, ambayo inaweza kuwa kutokana na upotevu wa magnesiamu kutokana na uvukizi.

(5) Tomografia ya X-ray yenye vipimo vitatu inaonyesha kwamba kulehemu kwa mstari ulionyooka kuna unyeyusho mkubwa zaidi (2.49%) na ujazo mkubwa wa vinyweleo kuliko kulehemu kwa mtetemo. Kuongeza vigezo vya mtetemo kunaweza kupunguza unyeyusho kwa kiasi kikubwa, hata kufikia 0.22% wakati amplitude ni 2 mm. Usambazaji wa eneo la vinyweleo hubadilika na mtetemo: vinyweleo vikubwa hukusanyika nyuma ya bwawa lililoyeyuka, na vinyweleo vidogo vina ulinganifu bora. Vinyweleo vikubwa husambazwa zaidi juu ya mpaka kati ya maeneo ya "bakuli" na "shina", huku vinyweleo vidogo vikijilimbikizia chini ya mpaka.