Għalkemm l-aluminju u l-ligi tiegħu ntużaw biex iwweldjaw f'ħafna prodotti importanti, il-produzzjoni attwali tal-iwweldjar mhix mingħajr diffikultajiet. Il-problemi ewlenin huma: pori fil-weldjatura, iwweldjar xquq sħun, u "qawwa ugwali" tal-ġonot. Minħabba l-attività kimika qawwija ta 'l-aluminju u l-ligi tiegħu, huwa faċli li tifforma film ta' ossidu fuq il-wiċċ, u ħafna minnhom għandhom proprjetajiet refrattarji (per eżempju, il-punt tat-tidwib ta 'Al2O3 huwa 2050 grad, u l-punt tat-tidwib ta' MgO huwa 2500 grad). Barra minn hekk, l-aluminju u l-ligi tiegħu għandhom konduttività termali qawwija. Huwa faċli li tikkawża fenomenu ta 'non-fużjoni waqt l-iwweldjar. Peress li d-densità tal-film ta 'l-ossidu hija qrib ħafna ta' dik ta 'l-aluminju, huwa wkoll faċli li ssir inklużjonijiet fil-metall tal-weldjatura. Fl-istess ħin, il-film tal-ossidu (speċjalment il-film tal-ossidu bil-preżenza ta 'MgO, li mhuwiex dens ħafna) jista' jassorbi aktar umdità u ħafna drabi jsir wieħed mir-raġunijiet importanti għall-pori tal-weldjatura.
Barra minn hekk, l-aluminju u l-ligi tiegħu għandhom koeffiċjent kbir ta 'espansjoni lineari u konduttività termali qawwija, u huma suxxettibbli għal deformazzjoni warping waqt l-iwweldjar. Dawn huma wkoll problemi pjuttost diffiċli fil-produzzjoni tal-iwweldjar. F'dan li ġej, titwettaq analiżi fil-fond tax-xquq relattivament serji ġġenerati matul it-test.
1. Xquq u l-karatteristiċi tagħhom f'ġonot iwweldjati ta 'liga ta' l-aluminju
Fil-proċess tal-iwweldjar tal-liga tal-aluminju, minħabba t-tipi differenti, il-proprjetajiet u l-istrutturi tal-iwweldjar tal-materjali, jistgħu jidhru diversi xquq fil-ġonot iwweldjati, u l-forma u l-karatteristiċi tad-distribuzzjoni tax-xquq huma kumplessi ħafna. Skont il-partijiet iġġenerati tagħhom, jistgħu jinqasmu fiż-żewġ tipi ta 'forma ta' xquq li ġejjin:
(1) Xquq fil-metall tal-weldjatura: xquq lonġitudinali, xquq trasversali, xquq tal-crater, xquq tax-xagħar jew tal-ark, xquq tal-għeruq u mikroxquq (speċjalment fl-iwweldjar b'ħafna saffi).
(2) Xquq fiż-żona affettwata mis-sħana: xquq tas-sieq tal-weldjatura, xquq laminari u xquq termali mikroskopiċi ħdejn il-linja tal-fużjoni. Skont il-firxa tat-temperatura tal-ġenerazzjoni tax-xquq, hija maqsuma fi xquq sħun u xquq kiesaħ. Xquq sħun huwa ġġenerat f'temperatura għolja waqt l-iwweldjar, li huwa prinċipalment ikkawżat mis-segregazzjoni ta 'elementi ta' liga fuq il-konfini tal-qamħ jew l-eżistenza ta 'sustanzi b'punt ta' tidwib baxx.
Skont il-materjal tal-metall li jrid jiġi wweldjat, il-forma, il-firxa tat-temperatura u r-raġunijiet ewlenin għall-okkorrenza ta 'xquq sħun huma wkoll differenti. Xquq sħan jistgħu jinqasmu fi tliet kategoriji: xquq ta 'kristallizzazzjoni, xquq ta' likwefazzjoni u xquq poligonali. Xquq ta 'kristallizzazzjoni huma prinċipalment prodotti fi xquq sħan. Matul il-proċess ta 'kristallizzazzjoni tal-weldjatura, ħdejn il-linja solidus, minħabba t-tnaqqis tal-metall solidifikat, il-metall likwidu residwu ma jistax jimtela fil-ħin.
Il-qsim intergranulari iseħħ taħt l-azzjoni ta 'stress li jinxtorob tas-solidifikazzjoni jew forza esterna, li prinċipalment iseħħ fl-azzar tal-karbonju, weldjaturi tal-azzar b'liga baxxa u xi liegi tal-aluminju b'aktar impuritajiet; Xquq tal-likwifikazzjoni huma msaħħna fiż-żona affettwata mis-sħana biex Prodott taħt l-azzjoni ta 'stress jinxtorob matul solidifikazzjoni tal-konfini tal-qamħ b'temperatura għolja.
Matul it-test, instab li meta l-wiċċ tal-materjal tal-mili ma kienx imnaddaf biżżejjed, kien għad hemm ħafna inklużjonijiet u ammont żgħir ta 'pori fil-weldjatura wara l-iwweldjar. Fit-tliet settijiet ta 'testijiet, peress li l-materjal tal-mili tal-iwweldjar huwa struttura fonduta, u l-inklużjonijiet huma sustanzi ta' punt ta 'tidwib għoli, xorta se jeżisti fil-weldjatura wara l-iwweldjar;
Barra minn hekk, l-istruttura tal-ikkastjar hija relattivament skarsa, u hemm ħafna toqob, li huma faċli biex jassorbu l-komponenti li fihom ilma tal-kristall u kwalità taż-żejt, li se jsiru l-fatturi li jiġġeneraw il-pori matul il-proċess tal-iwweldjar. Meta l-weldjatura tkun taħt stress tensili, dawn l-inklużjonijiet u l-pori ħafna drabi jsiru s-siti ewlenin għall-induzzjoni tal-mikroxquq.
Osservazzjoni ulterjuri bil-mikroskopija wriet li kien hemm tendenza ċara għal dawn l-inklużjonijiet u mikroxquq indotti mill-pori biex jaqsmu ma 'xulxin. Madankollu, għadu diffiċli li wieħed jiġġudika jekk l-effett ta 'ħsara ta' l-inklużjonijiet huwiex prinċipalment manifestat bħala sors ta 'konċentrazzjoni ta' stress biex jinduċi xquq, jew huwa prinċipalment manifestat bħala fażi fraġli biex jinduċi xquq.
Barra minn hekk, huwa ġeneralment maħsub li l-pori fil-weldjaturi tal-liga tal-aluminju-manjeżju m'għandhomx impatt sinifikanti fuq is-saħħa tat-tensjoni tal-metall tal-weldjatura. fenomenu ta 'xquq.
Jekk il-fenomenu tal-mikroxquq indotti mill-porożità huwiex biss fenomenu sekondarju jew wieħed mill-fatturi ewlenin li jikkawża tnaqqis sostanzjali fis-saħħa tat-tensjoni tal-weldjaturi għad irid jiġi studjat aktar.
2. Il-proċess ta 'ġenerazzjoni ta' xquq sħun
Fil-preżent, it-teorija ta 'Prokhorov hija meqjusa bħala aktar kompleta fid-dar u barra dwar it-teorija tal-iwweldjar xquq sħun. B'mod ġenerali, it-teorija temmen li l-okkorrenza ta 'xquq kristallin tiddependi prinċipalment fuq it-tliet aspetti li ġejjin: id-daqs tal-firxa tat-temperatura fraġli; id-duttilità tal-liga f'din il-firxa tat-temperatura u r-rata ta 'deformazzjoni tal-metall fil-firxa tat-temperatura fraġli.
Normalment in-nies isejħu d-daqs tal-firxa tat-temperatura fraġli u l-valur tad-duttilità f'din il-firxa tat-temperatura bħala l-fattur metallurġiku li jipproduċi xquq tal-welding sħun, u r-rata ta 'deformazzjoni tal-metall fil-firxa tat-temperatura fraġli tissejjaħ il-fattur mekkaniku.
Il-proċess tal-iwweldjar huwa s-sinteżi ta 'serje ta' proċessi ta 'proċess żbilanċjati. Din il-karatteristika hija essenzjalment relatata mal-fatturi metallurġiċi u mekkaniċi tal-ksur tal-metall tal-ġonta wweldjata. Pereżempju, il-prodotti tal-proċess tal-iwweldjar u l-proċess metallurġiku huma fiżiċi u kimiċi. u inomoġeneità strutturali, gagazza u inklużjonijiet, elementi tal-gass u postijiet vakanti f'konċentrazzjonijiet supersaturati, eċċ.
Dawn kollha huma fatturi metallurġiċi relatati mill-qrib mal-bidu u l-iżvilupp ta 'xquq. Mill-perspettiva tal-fatturi mekkaniċi, il-gradjent tat-temperatura speċifika u r-rata tat-tkessiħ taċ-ċiklu termali tal-iwweldjar, taħt ċerti kundizzjonijiet ta 'trażżin, se jagħmlu l-ġonta wweldjata fi stat kumpless ta' stress-strain, u b'hekk jipprovdu kundizzjonijiet meħtieġa għall-bidu u l-iżvilupp ta 'xquq.
Fil-proċess tal-iwweldjar, l-effett magħqud tal-fatturi metallurġiċi u l-fatturi mekkaniċi se jiġi attribwit għal żewġ aspetti, jiġifieri jekk issaħħaħx il-konnessjoni tal-metall jew tiddgħajjef il-konnessjoni tal-metall. Jekk qed tiġi stabbilita konnessjoni tas-saħħa fil-metall tal-ġonta wweldjata waqt it-tkessiħ, tista 'tiġi msaħħa b'mod konformi taħt ċerti kundizzjonijiet riġidi ta' trażżin, u meta l-weldjatura u l-metall ħdejn il-weldjatura jistgħu jifilħu l-azzjoni tal-istress tat-trażżin applikat u l-intrinsiku stress residwu, xquq mhumiex faċli li jseħħu. , is-suxxettibilità tal-qsim tal-metall tal-ġonot iwweldjati hija baxxa,Bil-maqlub, meta l-istress ma jistax jiġi ttollerat, il-konnessjoni tas-saħħa fil-metall tiġi interrotta faċilment, u jseħħu xquq. F'dan il-każ, is-suxxettibilità tal-qsim tal-metall konġunt iwweldjat hija għolja. Il-metall tal-ġonta tal-iwweldjar jibda mit-temperatura tal-kristallizzazzjoni u s-solidifikazzjoni, u jiksaħ għal temperatura tal-kamra b'ċerta rata, u s-sensittività tal-qsim tiegħu hija determinata mit-tqabbil tal-kapaċità ta 'deformazzjoni u tensjoni applikata, u t-tqabbil tar-reżistenza għad-deformazzjoni u l-istress applikat.
Madankollu, matul il-proċess tat-tkessiħ, fi stadji ta 'temperatura differenti, minħabba t-tkabbir differenti tas-saħħa intergranulari u s-saħħa tal-qamħ, id-distribuzzjoni tad-deformazzjoni bejn il-ħbub u fi ħdan il-ħbub, l-imġieba tad-diffużjoni indotta mir-razza hija differenti, u l-konċentrazzjoni tal-istress hija differenti. Il-kundizzjonijiet u l-fatturi li jikkawżaw l-infraġilità tal-metall huma differenti, ir-rabtiet dgħajfa speċifiċi tal-ġonta wweldjata u l-fatturi u l-gradi tad-dgħjufija tiegħu huma wkoll differenti.
Il-fatturi metallurġiċi u l-fatturi mekkaniċi li jikkawżaw xquq fil-metall konġunt iwweldjat huma relatati mill-qrib. Il-gradjent tal-istress fil-fatturi mekkaniċi huwa relatat mal-gradjent tat-temperatura determinat mill-karatteristiċi taċ-ċiklu termali, u dan tal-aħħar huwa relatat mill-qrib mal-konduttività termali tal-metall, bħall-bidla termoplastika tal-metall. Fatturi metallurġiċi bħal karatteristiċi, espansjoni termali u trasformazzjoni tal-mikrostruttura għandhom rwol importanti fl-istat tat-tensjoni tal-istress tal-metall konġunt iwweldjat fil-biċċa l-kbira.
Barra minn hekk, hekk kif it-temperatura tonqos u r-rata tat-tkessiħ tinbidel, il-fatturi metallurġiċi u mekkaniċi qed jinbidlu wkoll, u s-saħħa tal-metall konġunt iwweldjat hija differenti f'meded ta 'temperatura differenti. Pereżempju, jekk il-firxa tat-temperatura tal-kristallizzazzjoni hija kbira, is-solidu It-temperatura tal-linja tal-fażi hija baxxa, u huwa aktar probabbli li tikkawża konċentrazzjoni tal-istress fil-metall likwidu b'tidwib baxx li jibqa 'bejn il-ħbub, li jirriżulta fi xquq fil-metall tal-fażi solida;
Bl-istess mod, hekk kif it-temperatura tonqos, jekk l-ammont li jinxtorob huwa kbir, speċjalment taħt il-kondizzjoni ta 'tkessiħ rapidu, meta r-rata ta' strain ta 'jinxtorob tkun għolja u l-istat ta' stress-strain huwa aktar sever, xquq u l-bqija huma suxxettibbli li jseħħu.
Fl-istadju aktar tard tas-solidifikazzjoni u l-kristallizzazzjoni tal-metall tal-weldjatura waqt l-iwweldjar ta 'ligi tal-aluminju, l-ewtektiku b'tidwib baxx jingħafas fiċ-ċentru fejn jiltaqgħu l-kristalli, li jifforma l-hekk imsejjaħ "film likwidu". Meta t-tnaqqis ħieles jipproduċi stress tensili kbir, il-film likwidu jifforma rabta relattivament dgħajfa f'dan iż-żmien, u taħt l-azzjoni tat-tensjoni tat-tensjoni, jista 'jinqasam fiż-żona dgħajfa biex jifforma xaqq.
3. Il-mekkaniżmu ta 'ġenerazzjoni ta' xquq sħun
Sabiex jiġi studjat iż-żmien l-aktar probabbli li jseħħu xquq sħun meta l-ligi tal-aluminju jiġu wweldjati, il-kristallizzazzjoni tal-pool tal-weldjatura waqt l-iwweldjar tal-liga tal-aluminju hija maqsuma fi tliet stadji.
L-ewwel stadju huwa l-istadju likwidu-solidu. Meta l-pool tal-weldjatura jibda jikkristallizza minn tkessiħ ta 'temperatura għolja, jeżistu biss numru żgħir ta' nuklei tal-kristall. Bit-tnaqqis tat-temperatura u t-titwil tal-ħin tat-tkessiħ, in-nukleu tal-kristall jikber gradwalment, u jidher nukleu tal-kristall ġdid, iżda f'dan il-proċess, il-fażi likwida dejjem tokkupa ammont kbir, u m'hemm l-ebda kuntatt bejn il-ħbub tal-kristall li jmissu magħhom. Il-fluss ħieles tal-liga tal-aluminju likwidu mhux solidifikat ma jifformax xkiel.
F'dan il-każ, anki jekk ikun hemm tensjoni tat-tensjoni, il-vojt miftuħ jista 'jimtela fil-ħin mill-metall likwidu tal-liga tal-aluminju li jiċċirkola, għalhekk il-possibbiltà ta' xquq fl-istadju likwidu-solidu hija żgħira ħafna.
It-tieni stadju huwa l-istadju solidu-likwidu. Meta l-kristallizzazzjoni tal-pool imdewweb tal-welding tkompli, il-fażi solida fil-pool imdewweb tkompli tiżdied, u n-nuklei kristallizzati qabel ikomplu jikbru. Meta t-temperatura tinżel għal ċertu valur, il-metall solidifikat tal-liga tal-aluminju Il-kristalli huma f'kuntatt ma 'xulxin u huma kontinwament irrumblati flimkien. F'dan iż-żmien, il-fluss tal-liga tal-aluminju likwidu huwa mfixkel, jiġifieri, il-kristallizzazzjoni tal-pool imdewweb daħlet fl-istadju solidu-likwidu.
F'dan il-każ, minħabba n-nuqqas ta 'metall tal-liga tal-aluminju likwidu, id-deformazzjoni tal-kristall innifsu tista' tiġi żviluppata b'mod qawwi, il-fażi likwida li fadal bejn il-kristalli mhix faċli biex tiċċirkola, u l-lakuni ċkejkna ġġenerati taħt l-azzjoni tat-tensjoni tat-tensjoni ma jistgħux jimtela, sakemm ikun hemm żgħir Il-preżenza ta 'tensjoni tat-tensjoni għandha l-potenzjal li tiġġenera xquq. Għalhekk, dan l-istadju jissejjaħ "żona ta 'temperatura fraġli".
It-tielet stadju huwa l-istadju sħiħ ta 'solidifikazzjoni. Il-weldjatura ffurmata wara li l-metall tal-pool imdewweb ikun kompletament solidifikat se turi saħħa tajba u plastiċità meta tkun soġġetta għal stress tensili. Il-possibbiltà ta 'xquq f'dan l-istadju hija relattivament żgħira. .
Għalhekk, meta t-temperatura tkun ogħla jew aktar baxxa miż-żona tat-temperatura fraġli bejn ab, il-metall tal-weldjatura għandu kapaċità akbar li jirreżisti xquq ta 'kristallizzazzjoni u tendenza ta' xquq iżgħar. B'mod ġenerali, għal metalli b'inqas impuritajiet (inkluż metall bażiku u materjali tal-iwweldjar), minħabba l-firxa dejqa ta 'temperatura fraġli, l-istress tensili jaġixxi f'din il-medda għal żmien qasir, sabiex ir-razza totali tal-weldjatura tkun relattivament żgħira.
Għalhekk, it-tendenza ta 'xquq iġġenerati waqt l-iwweldjar hija inqas. Jekk ikun hemm aktar impuritajiet fil-weldjatura, il-firxa tat-temperatura fraġli hija usa ', l-istress tat-tensjoni f'din il-medda hija itwal, u t-tendenza li xquq hija akbar.
4. Miżuri ta 'prevenzjoni għal xquq tal-iwweldjar tal-liga tal-aluminju
Skont il-mekkaniżmu ta 'xquq sħun waqt l-iwweldjar ta' ligi tal-aluminju, jista 'jsir titjib minn żewġ aspetti ta' fatturi metallurġiċi u fatturi ta 'proċess biex titnaqqas il-probabbiltà ta' xquq sħan fl-iwweldjar ta 'ligi tal-aluminju.
F'termini ta 'fatturi metallurġiċi, sabiex jiġu evitati xquq termali intergranulari waqt l-iwweldjar, huwa prinċipalment billi tiġi aġġustata s-sistema tal-metall tal-ħjata tal-welding jew iżżid modifikatur mal-metall tal-mili. L-enfasi tal-aġġustament tas-sistema tas-sutura tal-iwweldjar, mill-perspettiva tar-reżistenza għall-qsim, hija li tikkontrolla ammont xieraq ta 'ewtektiku fużibbli u tnaqqas il-firxa tat-temperatura tal-kristallizzazzjoni.
Peress li l-ligi tal-aluminju huma ligi ewtektiċi tipiċi, it-tendenza massima tal-qsim tikkorrispondi għall-firxa tat-temperatura ta 'solidifikazzjoni "massimi" tal-liga, u l-preżenza ta' ammont żgħir ta 'ewtektiku dejjem iżżid it-tendenza tal-qsim tas-solidifikazzjoni. Il-kontenut tal-element jaqbeż il-kompożizzjoni tal-liga fejn it-tendenza tal-qsim hija l-akbar, sabiex ikun jista 'jseħħ effett ta' "fejqan".
Bħala modifikaturi, oligoelementi bħal Ti, Zr, V u B ġew miżjuda mal-metall tal-mili f'tentattiv biex itejbu l-plastiċità u t-toughness billi jirfinaw il-ħbub, u biex jipprevjenu l-iwweldjar ta 'xquq sħun. , u kisbu r-riżultati. Il-Figura 3 turi r-riżultati tat-test tar-reżistenza għall-qsim tal-wajer tal-iwweldjar Al-4.5%Mg b'modifikatur miżjud taħt il-kondizzjoni ta 'weldjatura tal-flett tal-ħoġor riġida.
Iż-Zr miżjud fit-test kien {{0}}.15%, u t-Ti+B kien 0.1%. Jista 'jidher li ż-żieda ta' Ti u B fl-istess ħin tista 'ttejjeb b'mod sinifikanti r-reżistenza għall-qsim. Il-karatteristika komuni ta 'elementi bħal Ti, Zr, V, B u Ta hija li jistgħu jiffurmaw serje ta' reazzjonijiet peritettiċi bl-aluminju biex jiffurmaw komposti tal-metall refrattorji (Al3Ti, Al3Zr, Al7V, AlB2, Al3Ta, eċċ.). Partiċelli refrattorji żgħar bħal dawn jistgħu jsiru nuklei ta 'solidifikazzjoni mhux spontanji meta l-metall likwidu jissolidifika, u b'hekk jipproduċi l-effett tar-raffinament tal-qamħ.
F'termini ta 'fatturi tal-proċess, prinċipalment speċifikazzjonijiet tal-iwweldjar, tisħin minn qabel, forma konġunta u sekwenza tal-iwweldjar, dawn il-metodi huma kollha bbażati fuq stress tal-iwweldjar biex isolvu xquq tal-iwweldjar. Il-parametri tal-proċess tal-iwweldjar jaffettwaw l-iżbilanċ tal-proċess ta 'solidifikazzjoni u l-istat tal-mikrostruttura tal-proċess ta' solidifikazzjoni, u jaffettwaw ukoll ir-rata tat-tkabbir tar-razza matul il-proċess ta 'solidifikazzjoni, u b'hekk jaffettwaw il-ġenerazzjoni ta' xquq.
Il-metodu tal-iwweldjar b'enerġija tas-sħana kkonċentrata jwassal għall-proċess mgħaġġel tal-iwweldjar, li jista 'jipprevjeni l-formazzjoni ta' kristalli kolonni oħxon b'direzzjonalità qawwija, u b'hekk itejjeb ir-reżistenza għall-qsim. L-użu ta 'kurrent żgħir tal-iwweldjar u t-tnaqqis tal-veloċità tal-iwweldjar jistgħu jnaqqsu s-sħana żejda tal-pool imdewweb u jtejbu r-reżistenza għall-qsim.
Iż-żieda tal-veloċità tal-iwweldjar tippromwovi ż-żieda tar-rata tat-tensjoni tal-ġonta wweldjata, li żżid it-tendenza ta 'qsim sħun. Jista 'jidher li ż-żieda tal-veloċità tal-iwweldjar u l-kurrent tal-iwweldjar tippromwovi ż-żieda tat-tendenza tal-qsim. Matul l-assemblaġġ u l-iwweldjar ta 'l-istruttura ta' l-aluminju, il-ħjata ta 'l-iwweldjar mhix soġġetta għal riġidità kbira, u miżuri bħal iwweldjar segmentat, tisħin minn qabel jew tnaqqis xieraq tal-veloċità ta' l-iwweldjar jistgħu jiġu adottati fil-proċess.
Permezz tat-tisħin minn qabel, l-espansjoni relattiva tal-biċċa tat-test tista 'ssir iżgħar, l-istress tal-iwweldjar jista' jitnaqqas kif xieraq, u l-istress fil-medda ta 'temperatura fraġli jista' jitnaqqas; ipprova uża l-iwweldjar tal-butt bi skanalaturi miftuħa u lakuni żgħar, u evita l-użu ta 'ġonot cruciform u Sekwenza ta' pożizzjonar u wweldjar mhux xieraq; meta l-iwweldjar jintemm jew jiġi interrott, il-crater tal-ark għandu jimtela fil-ħin, u mbagħad is-sors tas-sħana għandu jitneħħa, inkella faċilment jikkawża xquq tal-crater tal-ark. Għall-ġonot iwweldjati ta 'l-iwweldjar b'ħafna saffi ta' liga ta 'serje 5000, mikroxquq ħafna drabi huma ġġenerati minħabba tidwib lokali ta' l-intergranulari, għalhekk l-input tas-sħana tas-saff li jmiss ta 'żibġa ta' weldjatura għandu jiġi kkontrollat.
Skont it-test f'dan id-dokument, għall-iwweldjar ta 'liga tal-aluminju, it-tindif tal-wiċċ tal-metall bażiku u l-materjal tal-mili huwa wkoll importanti ħafna. L-inklużjoni ta 'materjal fil-weldjatura se ssir is-sors ta' xquq u r-raġuni ewlenija għat-tnaqqis tal-prestazzjoni tal-weldjatura.
