اسٹیل ایلومینیم لیزر ویلڈیڈ لیپ جوڑوں میں انٹرمیٹالک مرکبات کی تشکیل اور میکانی خصوصیات پر انرجی ایڈجسٹ ایبل اینولر اسپاٹ لیزر کا اثر

جب اسٹیل کو ایلومینیم سے جوڑتے ہیں تو، کنکشن کے عمل کے دوران Fe اور Al ایٹموں کے درمیان رد عمل ٹوٹنے والے انٹرمیٹالک مرکبات (IMCs) بناتا ہے۔ ان IMCs کی موجودگی کنکشن کی مکینیکل طاقت کو محدود کرتی ہے، اس لیے ان مرکبات کی مقدار کو کنٹرول کرنا ضروری ہے۔ IMCs کی تشکیل کی وجہ یہ ہے کہ Al میں Fe کی حل پذیری ناقص ہے۔ اگر یہ ایک خاص مقدار سے زیادہ ہے، تو یہ ویلڈ کی میکانی خصوصیات کو متاثر کر سکتا ہے۔ IMCs میں منفرد خصوصیات ہیں جیسے سختی، محدود لچک اور سختی، اور مورفولوجیکل خصوصیات۔ تحقیق سے پتا چلا ہے کہ دیگر IMCs کے مقابلے میں، Fe2Al5 IMC پرت کو بڑے پیمانے پر سب سے زیادہ ٹوٹنے والا سمجھا جاتا ہے (11.8± 1.8 GPa) IMC مرحلہ، اور ویلڈنگ کی ناکامی کی وجہ سے مکینیکل خصوصیات میں کمی کی بنیادی وجہ بھی ہے۔ یہ مقالہ IF اسٹیل اور 1050 ایلومینیم کے ریموٹ لیزر ویلڈنگ کے عمل کی چھان بین کرتا ہے جس میں ایڈجسٹ ایبل رنگ موڈ لیزر کا استعمال کیا جاتا ہے، اور انٹرمیٹالک مرکبات اور مکینیکل خصوصیات کی تشکیل پر لیزر بیم کی شکل کے اثر و رسوخ کی گہرائی میں تحقیق کی جاتی ہے۔ کور/رنگ پاور ریشو کو ایڈجسٹ کرنے سے، یہ پتہ چلا کہ کنڈکشن موڈ کے تحت، 0.2 کا کور/رنگ پاور ریشو ویلڈ انٹرفیس بانڈنگ سطح کے رقبے کو حاصل کر سکتا ہے اور Fe2Al5 IMC کی موٹائی کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے، اس طرح جوائنٹ کی قینچ کی طاقت کو بہتر بناتا ہے۔ .

یہ مضمون IF اسٹیل اور 1050 ایلومینیم کی ریموٹ لیزر ویلڈنگ کے دوران انٹرمیٹالک مرکبات اور مکینیکل خصوصیات کی تشکیل پر ایڈجسٹ ایبل رنگ موڈ لیزر کے اثر و رسوخ کو متعارف کرایا گیا ہے۔ تحقیقی نتائج بتاتے ہیں کہ کنڈکشن موڈ کے تحت، 0.2 کا کور/رنگ پاور ریشو ایک بڑا ویلڈ انٹرفیس بانڈنگ سطح کا رقبہ فراہم کرتا ہے، جو 97.6 N/mm2 کی زیادہ سے زیادہ قینچ کی طاقت سے ظاہر ہوتا ہے (71% کی مشترکہ کارکردگی)۔ اس کے علاوہ، 1 سے زیادہ پاور ریشو کے ساتھ گاوسی بیم کے مقابلے، یہ Fe2Al5 انٹرمیٹالک کمپاؤنڈ (IMC) کی موٹائی کو 62% اور کل IMC موٹائی کو 40% تک نمایاں طور پر کم کرتا ہے۔ پرفوریشن موڈ میں، کنڈکشن موڈ کے مقابلے میں دراڑیں اور کم قینچ کی طاقت دیکھی گئی۔ یہ بات قابل غور ہے کہ ویلڈ سیون میں اہم اناج کی تطہیر دیکھی گئی جب کور/رنگ پاور کا تناسب 0.5 تھا۔

جب r=0، صرف لوپ پاور پیدا ہوتی ہے، جب کہ جب r=1، صرف بنیادی طاقت پیدا ہوتی ہے۔

گاوسی بیم اور اینولر بیم کے درمیان پاور ریشو r کا اسکیمیٹک خاکہ

(a) ویلڈنگ ڈیوائس؛ (b) ویلڈ پروفائل کی گہرائی اور چوڑائی؛ (c) نمونہ اور فکسچر کی ترتیبات کو ظاہر کرنے کا اسکیمیٹک خاکہ

ایم سی ٹیسٹ: صرف گاوسی بیم کی صورت میں، ویلڈ سیون ابتدائی طور پر اتلی کنڈکشن موڈ (ID 1 اور 2) میں ہوتا ہے، اور پھر جزوی طور پر گھسنے والے لاک ہول موڈ (ID 3-5) میں منتقل ہوتا ہے، جس میں واضح دراڑیں نظر آتی ہیں۔ جب انگوٹھی کی طاقت 0 سے 1000 W تک بڑھی تو ID 7 میں کوئی واضح دراڑ نہیں تھی اور لوہے کی افزودگی کی گہرائی نسبتاً کم تھی۔ جب انگوٹھی کی طاقت 2000 اور 2500 W (IDs 9 اور 10) تک بڑھ جاتی ہے، تو بھرپور آئرن زون کی گہرائی بڑھ جاتی ہے۔ 2500w رِنگ پاور پر ضرورت سے زیادہ کریکنگ (ID 10)۔

ایم آر ٹیسٹ: جب کور پاور 500 اور 1000 W (ID 11 اور 12) کے درمیان ہے، ویلڈ سیون کنڈکشن موڈ میں ہے؛ ID 12 اور ID 7 کا موازنہ کرتے ہوئے، اگرچہ کل پاور (6000w) ایک جیسی ہے، ID 7 لاک ہول وضع کو نافذ کرتا ہے۔ یہ غالب لوپ کی خصوصیت (r=0.2) کی وجہ سے ID 12 پر بجلی کی کثافت میں نمایاں کمی کی وجہ سے ہے۔ جب کل ​​پاور 7500 W (ID 15) تک پہنچ جاتی ہے، تو مکمل دخول موڈ حاصل کیا جا سکتا ہے، اور ID 7 میں استعمال ہونے والے 6000 W کے مقابلے، مکمل دخول موڈ کی طاقت میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے۔

IC ٹیسٹ: کنڈکٹڈ موڈ (ID 16 اور 17) 1500w کور پاور اور 3000w اور 3500w رنگ پاور پر حاصل کیا گیا تھا۔ جب کور پاور 3000w ہے اور رنگ کی طاقت 1500w اور 2500w (ID 19-20) کے درمیان ہے، تو بھرپور لوہے اور بھرپور ایلومینیم کے درمیان انٹرفیس پر واضح دراڑیں نمودار ہوتی ہیں، جس سے مقامی گھسنے والے چھوٹے سوراخ کا نمونہ بنتا ہے۔ جب رِنگ پاور 3000 اور 3500w (ID 21 اور 22) ہو تو مکمل دخول کی ہول موڈ حاصل کریں۔

آپٹیکل مائکروسکوپ کے تحت ہر ویلڈنگ کی شناخت کی نمائندہ کراس سیکشنل تصاویر

شکل 4. (a) ویلڈنگ ٹیسٹ میں حتمی تناؤ کی طاقت (UTS) اور طاقت کے تناسب کے درمیان تعلق؛ (b) تمام ویلڈنگ ٹیسٹوں کی کل طاقت

شکل 5. (a) پہلو تناسب اور UTS کے درمیان تعلق؛ (b) توسیع اور دخول کی گہرائی اور UTS کے درمیان تعلق؛ (c) تمام ویلڈنگ ٹیسٹوں کے لیے پاور ڈینسٹی

شکل 6۔ (ac) وِکرز مائیکرو ہارڈنیس انڈینٹیشن کونٹور میپ۔ (df) نمائندہ کنڈکشن موڈ ویلڈنگ کے لیے متعلقہ SEM-EDS کیمیائی سپیکٹرا؛ (g) سٹیل اور ایلومینیم کے درمیان انٹرفیس کا اسکیمیٹک خاکہ؛ (h) Fe2Al5 اور کنڈکٹیو موڈ ویلڈز کی کل IMC موٹائی

شکل 7۔ (ac) وِکرز مائیکرو ہارڈنیس انڈینٹیشن کونٹور میپ۔ (df) نمائندہ مقامی دخول سوراخ موڈ ویلڈنگ کے لیے متعلقہ SEM-EDS کیمیائی سپیکٹرم

شکل 8۔ (ac) وِکرز مائیکرو ہارڈنیس انڈینٹیشن کونٹور میپ۔ (df) نمائندہ مکمل دخول سوراخ موڈ ویلڈنگ کے لیے متعلقہ SEM-EDS کیمیائی سپیکٹرم

شکل 9. ای بی ایس ڈی پلاٹ مکمل دخول پرفوریشن موڈ ٹیسٹ میں لوہے سے بھرپور علاقے (اوپری پلیٹ) کے اناج کا سائز دکھاتا ہے، اور اناج کے سائز کی تقسیم کو مقدار دیتا ہے۔

چترا 10. بھرپور لوہے اور بھرپور ایلومینیم کے درمیان انٹرفیس کا SEM-EDS سپیکٹرا

اس مطالعہ نے IF اسٹیل-1050 ایلومینیم الائے مختلف لیپ ویلڈڈ جوڑوں میں IMC کی تشکیل، مائیکرو اسٹرکچر، اور مکینیکل خصوصیات پر ARM لیزر کے اثرات کی تحقیقات کی۔ مطالعہ میں ویلڈنگ کے تین طریقوں (کنڈکشن موڈ، لوکل پینیٹریشن موڈ، اور فل پینیٹریشن موڈ) اور تین منتخب لیزر بیم کی شکلیں (گاؤشین بیم، اینولر بیم، اور گاوسی اینولر بیم) پر غور کیا گیا۔ تحقیقی نتائج سے ظاہر ہوتا ہے کہ Gaussian شہتیر اور کنڈلی بیم کے مناسب طاقت کے تناسب کا انتخاب اندرونی موڈل کاربن کی تشکیل اور مائیکرو اسٹرکچر کو کنٹرول کرنے کے لیے ایک کلیدی پیرامیٹر ہے، اس طرح ویلڈ کی مکینیکل خصوصیات کو زیادہ سے زیادہ بنایا جاتا ہے۔ کنڈکشن موڈ میں، 0.2 کے پاور ریشو کے ساتھ ایک سرکلر بیم ویلڈنگ کی بہترین طاقت (71% جوائنٹ ایفیشنسی) فراہم کرتی ہے۔ پرفوریشن موڈ میں، گاوسی بیم زیادہ ویلڈنگ کی گہرائی اور اعلی پہلو کا تناسب پیدا کرتا ہے، لیکن ویلڈنگ کی شدت میں نمایاں طور پر کمی واقع ہوتی ہے۔ 0.5 کے پاور ریشو کے ساتھ کنڈلی بیم ویلڈ سیون میں سٹیل کے سائیڈ گرینز کی تطہیر پر نمایاں اثر ڈالتی ہے۔ یہ کنڈلی بیم کے نچلے چوٹی کے درجہ حرارت کی وجہ سے ہے جس کی وجہ سے ٹھنڈک کی تیز رفتار ہوتی ہے، اور اناج کے ڈھانچے پر ویلڈ سیون کے اوپری حصے کی طرف Al solute منتقلی کے بڑھنے پر پابندی کا اثر ہوتا ہے۔ Vickers microhardness اور Thermo Calc کی فیز والیوم فی صد کی پیشین گوئی کے درمیان ایک مضبوط تعلق ہے۔ Fe4Al13 کے حجم کا فیصد جتنا بڑا ہوگا، مائیکرو ہارڈنیس اتنی ہی زیادہ ہوگی۔