Abstrak
Sifat mekanik sambungan las merupakan faktor penting dan kritis untuk penerapan luas paduan magnesium dalam pembuatan komponen. Dalam studi ini, efek sinergis dari laser berosilasi dan penambahan bubuk Gd terhadap keuletan sambungan paduan magnesium las hibrida laser-MIG diselidiki. Selanjutnya, mekanisme peningkatan daktilitas dijelaskan berdasarkan kehalusan butir dan perilaku perambatan retak. Perpanjangan sambungan meningkat sebesar 145,3 % dibandingkan dengan pengelasan laser non-osilasi. Efek pengadukan dari laser yang berosilasi dan agregasi fase endapan dengan titik leleh-tinggi (Mg, Al)2Gd menghasilkan pemurnian biji-bijian. Anisotropi plastis pada las berkurang karena orientasi butir acak, yang disebabkan oleh struktur mikro las yang homogen. Akibatnya, aktivasi 〈c + a〉 slip dislokasi ditingkatkan, yang merupakan faktor kunci untuk peningkatan plastisitas. Selama proses perambatan retakan, orientasi butiran diputar secara kembar dan kompatibilitas geometri butiran yang berdekatan ditingkatkan. Akibatnya, perambatan retakan sepanjang batas butir terhambat secara efisien. Temuan penelitian ini berkontribusi terhadap kemajuan laser berosilasi dengan teknologi pengelasan power feeding dan memberikan referensi berharga untuk meningkatkan keuletan sambungan las paduan magnesium.
Gambar. 1. Diagram skema proses pengelasan pengisian daya laser berosilasi-MIG hybrid Gd.
Tabel 2. Parameter pengelasan pengisian daya laser osilasi-MIG hybrid Gd.
| Parameter pengelasan | nilai-nilai |
|---|---|
| Kekuatan laserP(kW) | 2.2 |
| Kecepatan pengumpanan kawatvf(m/mnt) | 5.0, 5.5 |
| Kecepatan pengelasanvw(mm/dtk) | 30, 35, 40 |
| Frekuensi osilasi laserf(Hz) | 50, 100, 150, 200 |
| Diameter berosilasi laserD(mm) | 1 |
| Kecepatan rotasi pengumpan bubukvr(L/menit) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| Laju aliran gas pembawa pengumpan bubukvc(rpm) |
6.0, 7.5, 9.0
|
Terobosan Pengelasan Baru Secara Dramatis Meningkatkan Daktilitas Paduan Magnesium
Sebuah tim peneliti telah meluncurkan kemajuan signifikan dalam pengelasan paduan magnesium, menunjukkan bahwa kombinasi teknologi laser berosilasi dan penambahan bubuk gadolinium (Gd) dapat secara dramatis meningkatkan keuletan sambungan las hibrida laser-MIG.
Paduan magnesium dihargai karena sifatnya yang ringan tetapi sering kali menghadapi keterbatasan karena keuletan las yang buruk. Studi baru menunjukkan bahwa pemanjangan sendi dapat ditingkatkan dengan145%dibandingkan dengan-las laser non-osilasi konvensional.
Menurut peneliti, peningkatan tersebut berasal daripemurnian biji-bijiandan perubahan dalamperilaku perambatan retak. Laser yang berosilasi menciptakan efek pengadukan, sementara endapan-titik leleh-tinggi (Mg,Al)₂Gd membantu menyempurnakan struktur mikro. Proses ini mengurangi anisotropi plastik dengan mengacak orientasi butir, yang meningkatkan aktivasi slip dislokasi kritis 〈c + a〉 - yang merupakan mekanisme kunci untuk meningkatkan plastisitas.
Selain itu, selama perambatan retakan, orientasi butir berputar melalui kembaran, meningkatkan kompatibilitas geometri antar butir yang berdekatan. Hal ini secara efektif menghalangi retakan bergerak sepanjang batas butir.
Temuan ini menawarkan wawasan baru tentang pengelasan{0}}laser-osilasi dengan pengumpanan bubuk dan menyajikan rute yang menjanjikan untuk meningkatkan kinerja mekanis komponen paduan magnesium di industri.
Setelah pengelasan, sampel disiapkan untuk metalurgi, pemindaian mikroskop elektron (SEM), difraksi hamburan balik elektron (EBSD), mikroskop elektron transmisi (TEM) dan analisis properti mekanik. Spesimen pertama-tama digiling dengan amplas metalografi, dipoles dan kemudian dikorosi dengan larutan korosif untuk memeriksa struktur mikro las. Sampel EBSD dipoles secara elektrolitik dalam larutan yang mengandung n-butanol metanol perklorat dengan perbandingan masing-masing 6:34:60. Sampel dipoles selama 25 detik pada suhu −20 derajat dengan tegangan 25 V dan arus 0,6 A. Uji tarik dilakukan dengan laju pembebanan 2,0 mm/menit, dan hasilnya diperoleh dengan menghitung rata-rata ketiga sampel. Untuk mempelajari perilaku perambatan retak, spesimen tarik bertakik tepi tunggal (SENT) dipilih dan ujung takik spesifik dibuat di zona las.
3. Hasil
3.1. Morfologi las
Laser berosilasi dapat meningkatkan pembentukan las dan menghilangkan cacat las secara efisien. Tabel 3 menunjukkan morfologi pengelasan dan-penampang dengan proses berbeda dalam pengelasan hibrid laser-MIG. Lasan hibrida laser-MIG terdiri dari zona busur lebar dan dangkal di bagian atas, dan zona laser dalam dan sempit di bagian bawah. Ketika kecepatan pengumpanan kawat adalah 5,0 m/menit, cacat undercut dan tidak dilas diamati di bagian belakang las, seperti ditunjukkan pada Gambar (a) Tabel 3. Ketika kecepatan pengumpanan kawat ditingkatkan, cacat yang tidak dilas dapat ditekan. Namun, kontinuitas pengelasan buruk dan masih terdapat undercut. Dan cacat keruntuhan dapat diamati pada sisi depan las, seperti yang ditunjukkan pada Gambar (b) Tabel 3. Ketika kecepatan pengelasan meningkat, lasan dan bentuk penampangnya bebas dari cacat tetapi sedikit percikan dapat diamati pada permukaan las, seperti ditunjukkan pada Gambar (c) Tabel 3. Ketika kecepatan pengelasan meningkat hingga 40 mm/s, formasi las memburuk secara nyata dengan keruntuhan dan undercut. Penurunan lebar las yang signifikan diamati, seperti yang diilustrasikan pada Gambar (d) dari
Tabel 3.
Tabel 3. Morfologi las dan-penampang dengan proses pengelasan yang berbeda.
| Morfologi dan{0}}penampang las | Parameter pengelasan | Formasi las | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(m/mnt) | vw(mm/dtk) | f(Hz) | ||
|
|
5.0 | 30 | / | Cacat undercut dan tidak dilas |
|
|
5.5 | 30 | / | Kontinuitas yang buruk, keruntuhan dan undercut |
|
|
5.5 | 35 | / | Sedikit percikan |
|
|
5.5 | 40 | / | Runtuh dan dilemahkan |
|
|
5.5 | 35 | 50 | Melemahkan |
|
|
5.5 | 35 | 100 | Terbentuk dengan baik |
|
|
5.5 | 35 | 150 | Perbedaan sudut sudut yang besar dan cacat undercut |
|
|
5.5 | 35 | 200 |
Perbedaan sudut sudut besar |
