သံမဏိကို အလူမီနီယမ်နှင့် ချိတ်ဆက်သောအခါ၊ ချိတ်ဆက်မှုလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း Fe နှင့် Al အက်တမ်များအကြား ဓာတ်ပြုမှုသည် ကြွပ်ဆတ်သော သတ္တုဒြပ်ပေါင်းများ (IMCs) ကို ဖွဲ့စည်းပေးသည်။ ဤ IMC များ ရှိနေခြင်းသည် ချိတ်ဆက်မှု၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ခိုင်ခံ့မှုကို ကန့်သတ်ထားသောကြောင့် ဤဒြပ်ပေါင်းများ၏ ပမာဏကို ထိန်းချုပ်ရန် လိုအပ်ပါသည်။ IMC များ ဖွဲ့စည်းရခြင်း၏ အကြောင်းရင်းမှာ Al တွင် Fe ၏ ပျော်ဝင်နိုင်စွမ်း ညံ့ဖျင်းသောကြောင့် ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် အတိုင်းအတာတစ်ခုထက် ကျော်လွန်ပါက ဂဟေဆက်ခြင်း၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများကို ထိခိုက်နိုင်သည်။ IMC များတွင် မာကျောမှု၊ ပျော့ပြောင်းနိုင်မှု အကန့်အသတ်ရှိခြင်းနှင့် ခိုင်ခံ့မှု၊ ပုံသဏ္ဍာန်ဆိုင်ရာ လက္ခဏာများကဲ့သို့သော ထူးခြားသော ဂုဏ်သတ္တိများ ရှိသည်။ သုတေသနပြုချက်များအရ အခြား IMC များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက Fe2Al5 IMC အလွှာသည် အကြွပ်ဆတ်ဆုံး (11.8) အဖြစ် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့် ယူဆကြသည်။± 1.8 GPa) IMC အဆင့်ဖြစ်ပြီး ဂဟေဆက်ခြင်း မအောင်မြင်ခြင်းကြောင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများ ကျဆင်းရခြင်း၏ အဓိကအကြောင်းရင်းလည်း ဖြစ်သည်။ ဤစာတမ်းတွင် ချိန်ညှိနိုင်သော ring mode laser ကို အသုံးပြု၍ IF သံမဏိနှင့် 1050 အလူမီနီယမ်တို့၏ အဝေးထိန်း laser ဂဟေဆက်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ကို စုံစမ်းစစ်ဆေးပြီး intermetallic ဒြပ်ပေါင်းများနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများ ဖွဲ့စည်းခြင်းအပေါ် laser beam shape ၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှုကို နက်နက်နဲနဲ စုံစမ်းစစ်ဆေးသည်။ core/ring power ratio ကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် conduction mode အောက်တွင် core/ring power ratio 0.2 သည် weld interface bonding surface area ပိုမိုကောင်းမွန်စေပြီး Fe2Al5 IMC ၏ အထူကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးနိုင်ပြီး အဆစ်၏ shear strength ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သည်။
ဤဆောင်းပါးသည် IF သံမဏိနှင့် 1050 အလူမီနီယမ်တို့ကို အဝေးမှလေဆာဖြင့် ဂဟေဆော်စဉ်အတွင်း သတ္တုဒြပ်ပေါင်းများဖွဲ့စည်းခြင်းနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် ချိန်ညှိနိုင်သော ring mode laser ၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှုကို မိတ်ဆက်ပေးပါသည်။ သုတေသနရလဒ်များအရ conduction mode အောက်တွင် core/ring power ratio 0.2 သည် weld interface bonding surface area ပိုမိုကြီးမားစေပြီး 97.6 N/mm2 (joint efficiency 71%) ၏ အမြင့်ဆုံး shear strength ဖြင့် ထင်ဟပ်စေကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ ထို့အပြင် power ratio 1 ထက်ပိုသော Gaussian beams များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ၎င်းသည် Fe2Al5 intermetallic compound (IMC) ၏ အထူကို 62% နှင့် IMC အထူကို 40% သိသိသာသာ လျော့ကျစေသည်။ perforation mode တွင် conduction mode နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက အက်ကွဲကြောင်းများနှင့် shear strength နိမ့်ကျမှုကို တွေ့ရှိရသည်။ core/ring power ratio 0.5 ဖြစ်သောအခါ weld seam တွင် သိသာထင်ရှားသော grain refinement ကို တွေ့ရှိခဲ့ကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။
r=0 ဖြစ်တဲ့အခါ loop power ကိုသာထုတ်ပေးပြီး r=1 ဖြစ်တဲ့အခါ core power ကိုသာထုတ်ပေးပါတယ်။
Gaussian beam နှင့် annular beam အကြား power r အချိုး r ၏ Schematic diagram
(က) ဂဟေဆက်ကိရိယာ၊ (ခ) ဂဟေပရိုဖိုင်၏ အနက်နှင့် အနံ၊ (ဂ) နမူနာနှင့် တပ်ဆင်ပစ္စည်းဆက်တင်များကို ပြသသည့် ပုံကြမ်း
MC စမ်းသပ်မှု- Gaussian beam တွင်သာ၊ ဂဟေဆက်သည် အစပိုင်းတွင် shallow conduction mode (ID 1 နှင့် 2) တွင်ရှိပြီး ထို့နောက် partially penetrating lockhole mode (ID 3-5) သို့ ပြောင်းလဲသွားကာ သိသာထင်ရှားသော အက်ကွဲကြောင်းများ ပေါ်လာသည်။ ring power သည် 0 မှ 1000 W အထိ တိုးလာသောအခါ၊ ID 7 တွင် သိသာထင်ရှားသော အက်ကွဲကြောင်းများ မရှိတော့ဘဲ သံဓာတ်ကြွယ်ဝမှုအနက်မှာ အတော်လေးနည်းပါးသည်။ ring power သည် 2000 နှင့် 2500 W (ID 9 နှင့် 10) အထိ တိုးလာသောအခါ၊ သံဓာတ်ကြွယ်ဝသောဇုန်၏ အနက်သည် တိုးလာသည်။ 2500w ring power တွင် အက်ကွဲကြောင်းများ အလွန်အကျွံဖြစ်ပေါ်သည် (ID 10)။
MR စမ်းသပ်ချက်- core power သည် 500 မှ 1000 W (ID 11 နှင့် 12) အကြားတွင်ရှိသောအခါ၊ weld seam သည် conduction mode တွင်ရှိသည်။ ID 12 နှင့် ID 7 တို့ကို နှိုင်းယှဉ်ပါက စုစုပေါင်း power (6000w) အတူတူပင်ဖြစ်သော်လည်း ID 7 သည် lock hole mode ကို အကောင်အထည်ဖော်သည်။ ၎င်းသည် dominant loop characteristic (r=0.2) ကြောင့် ID 12 တွင် power density သိသိသာသာကျဆင်းသွားခြင်းကြောင့်ဖြစ်သည်။ စုစုပေါင်း power 7500 W (ID 15) သို့ရောက်ရှိသောအခါ၊ full penetration mode ကိုရရှိနိုင်ပြီး ID 7 တွင်အသုံးပြုသော 6000 W နှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါက full penetration mode ၏ power သည် သိသိသာသာတိုးလာသည်။
IC စမ်းသပ်မှု- လျှပ်ကူးမုဒ် (ID 16 နှင့် 17) ကို 1500w core power နှင့် 3000w နှင့် 3500w ring power တွင် ရရှိသည်။ core power သည် 3000w ဖြစ်ပြီး ring power သည် 1500w နှင့် 2500w အကြားတွင်ရှိသောအခါ (ID 19-20)၊ သံဓာတ်ကြွယ်ဝသောသံနှင့် အလူမီနီယမ်ကြွယ်ဝသောသံကြားမျက်နှာပြင်တွင် ထင်ရှားသောအက်ကွဲကြောင်းများပေါ်လာပြီး ဒေသတွင်းထိုးဖောက်နိုင်သောအပေါက်ငယ်ပုံစံကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ring power သည် 3000 နှင့် 3500w (ID 21 နှင့် 22) ဖြစ်သောအခါ၊ keyhole mode အပြည့်အဝထိုးဖောက်နိုင်သည်။
အလင်းအမှောင် မိုက်ခရိုစကုပ်အောက်တွင် ဂဟေဆက်ခြင်း တစ်ခုချင်းစီ၏ ကိုယ်စားပြု ဖြတ်ပိုင်းပုံများ
ပုံ ၄။ (က) ဂဟေဆက်ခြင်းစမ်းသပ်မှုများတွင် အမြင့်ဆုံးဆွဲဆန့်အား (UTS) နှင့် ပါဝါအချိုးအကြား ဆက်နွယ်မှု၊ (ခ) ဂဟေဆက်ခြင်းစမ်းသပ်မှုအားလုံး၏ စုစုပေါင်းပါဝါ
ပုံ ၅။ (က) ရှုထောင့်အချိုးနှင့် UTS အကြား ဆက်နွယ်မှု၊ (ခ) တိုးချဲ့မှုနှင့် ထိုးဖောက်မှုအနက်နှင့် UTS အကြား ဆက်နွယ်မှု၊ (ဂ) ဂဟေဆက်ခြင်းစမ်းသပ်မှုအားလုံးအတွက် ပါဝါသိပ်သည်းဆ
ပုံ ၆။ (ac) Vickers microhardness indentation contour map; (df) ကိုယ်စားပြု conduction mode welding အတွက် သက်ဆိုင်ရာ SEM-EDS ဓာတုဗေဒ spectra; (g) သံမဏိနှင့် အလူမီနီယမ်ကြား interface ၏ Schematic diagram; (h) Conductive mode welds များ၏ Fe2Al5 နှင့် စုစုပေါင်း IMC အထူ
ပုံ ၇။ (ac) Vickers microhardness indentation contour map; (df) ကိုယ်စားပြု ဒေသတွင်း penetration perforation mode welding အတွက် သက်ဆိုင်ရာ SEM-EDS ဓာတုဗေဒရောင်စဉ်
ပုံ ၈။ (ac) Vickers microhardness indentation contour map; (df) ကိုယ်စားပြု full penetration perforation mode welding အတွက် သက်ဆိုင်ရာ SEM-EDS ဓာတုဗေဒရောင်စဉ်
ပုံ ၉။ EBSD ကွက်သည် သံကြွယ်ဝသောဒေသ (အပေါ်ပိုင်းပြား) ၏ အမှုန်အရွယ်အစားကို full penetration perforation mode test တွင်ပြသပြီး အမှုန်အရွယ်အစား ဖြန့်ဖြူးမှုကို ပမာဏသတ်မှတ်သည်။
ပုံ ၁၀။ သံဓာတ်ကြွယ်ဝသော နှင့် အလူမီနီယမ်ကြွယ်ဝသော အကြား မျက်နှာပြင်၏ SEM-EDS ရောင်စဉ်များ
ဤလေ့လာမှုသည် IF သံမဏိ-1050 အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ် မတူညီသော lap welded အဆစ်များတွင် IMC ၏ ဖွဲ့စည်းမှု၊ အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖွဲ့စည်းပုံနှင့် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများအပေါ် ARM လေဆာ၏ အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့သည်။ လေ့လာမှုတွင် ဂဟေဆက်ခြင်းမုဒ်သုံးမျိုး (conduction မုဒ်၊ local penetration မုဒ်နှင့် full penetration မုဒ်) နှင့် ရွေးချယ်ထားသော လေဆာရောင်ခြည်ပုံသဏ္ဍာန်သုံးမျိုး (Gaussian beam၊ annular beam နှင့် Gaussian annular beam) ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားခဲ့သည်။ သုတေသနရလဒ်များအရ Gaussian beam နှင့် annular beam ၏ သင့်လျော်သော power ratio ကိုရွေးချယ်ခြင်းသည် internal modal carbon ၏ ဖွဲ့စည်းမှုနှင့် အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖွဲ့စည်းပုံကို ထိန်းချုပ်ရန် အဓိက parameter တစ်ခုဖြစ်ပြီး ထို့ကြောင့် ဂဟေဆက်ခြင်း၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို အမြင့်ဆုံးဖြစ်စေကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ conduction မုဒ်တွင် power ratio 0.2 ရှိသော circular beam သည် အကောင်းဆုံး welding strength (71% joint efficiency) ကို ပေးစွမ်းသည်။ perforation မုဒ်တွင် Gaussian beam သည် welding depth ပိုမိုမြင့်မားပြီး aspect ratio ပိုမိုမြင့်မားသော်လည်း welding intensity သိသိသာသာ လျော့နည်းသွားသည်။ power ratio 0.5 ရှိသော annular beam သည် weld seam ရှိ သံမဏိဘေးတိုက်အမှုန်များ၏ သန့်စင်မှုအပေါ် သိသာထင်ရှားသော အကျိုးသက်ရောက်မှုရှိသည်။ ၎င်းမှာ annular beam ၏ အမြင့်ဆုံးအပူချိန်နိမ့်ခြင်းကြောင့် အအေးခံနှုန်း ပိုမိုမြန်ဆန်လာခြင်းနှင့် ဂဟေဆက်၏ အပေါ်ပိုင်းသို့ Al ပျော်ဝင်ပစ္စည်း ရွှေ့ပြောင်းခြင်း၏ ကြီးထွားမှု ကန့်သတ်သည့် အကျိုးသက်ရောက်မှုကြောင့် ဖြစ်သည်။ Vickers microhardness နှင့် Thermo Calc ၏ phase volume percentage ခန့်မှန်းချက်အကြား ခိုင်မာသော ဆက်စပ်မှုတစ်ခု ရှိပါသည်။ Fe4Al13 ၏ volume percentage ကြီးလေ၊ microhardness မြင့်လေ ဖြစ်သည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၄ ခုနှစ်၊ ဇန်နဝါရီလ ၂၅ ရက်
