Abstrait
La propriété mécanique du joint soudé est un facteur essentiel et critique pour l’application généralisée de l’alliage de magnésium dans la fabrication de composants. Dans cette étude, les effets synergiques du laser oscillant et de l'ajout de poudre de Gd sur la ductilité des joints en alliage de magnésium soudés hybrides laser-MIG ont été étudiés. De plus, le mécanisme d'amélioration de la ductilité a été élucidé sur la base du raffinement des grains et du comportement de propagation des fissures. L'allongement du joint a été augmenté de 145,3 % par rapport à celui du soudage laser non oscillant. L'effet d'agitation du laser oscillant et l'agrégation de phases précipitées à point de fusion élevé-- (Mg, Al)2D.ieu a entraîné le raffinement du grain. L'anisotropie plastique de la soudure a été réduite en raison de l'orientation aléatoire des grains, induite par la microstructure homogène de la soudure. Par conséquent, l’activation de 〈c + a〉 le glissement des luxations a été amélioré, ce qui était le facteur clé de l'amélioration de la plasticité. Au cours du processus de propagation des fissures, l’orientation des grains a été modifiée par macles et la compatibilité géométrique des grains adjacents a été améliorée. Par conséquent, la propagation des fissures le long des joints de grains a été efficacement entravée. Les résultats de cette étude contribuent à l’avancement du laser oscillant avec la technologie de soudage à alimentation électrique et constituent une référence précieuse pour améliorer la ductilité des joints soudés en alliage de magnésium.
Fig. 1. Schéma schématique du processus de soudage de remplissage de puissance au laser oscillant-MIG hybride Gd.
Tableau 2. Paramètres de soudage de remplissage de puissance au laser oscillant-MIG hybride Gd.
| Paramètres de soudage | valeurs |
|---|---|
| Puissance laserP(kW) | 2.2 |
| Vitesse d'alimentation du filvf(m/min) | 5.0, 5.5 |
| Vitesse de soudagevw(mm/s) | 30, 35, 40 |
| Fréquence d'oscillation du laserf(Hz) | 50, 100, 150, 200 |
| Diamètre oscillant du laserD(mm) | 1 |
| Vitesse de rotation du doseur de poudrevr(L/min) | 3.0, 6.0, 9.0 |
| Débit de gaz porteur du doseur de poudrevc(tr/min) |
6.0, 7.5, 9.0
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Une nouvelle avancée en matière de soudage augmente considérablement la ductilité de l’alliage de magnésium
Une équipe de recherche a dévoilé une avancée significative dans le soudage des alliages de magnésium, démontrant qu'une combinaison de technologie laser oscillant et d'ajout de poudre de gadolinium (Gd) peut considérablement améliorer la ductilité des joints soudés hybrides laser-MIG.
Les alliages de magnésium sont appréciés pour leurs propriétés légères, mais sont souvent confrontés à des limitations dues à une mauvaise ductilité des soudures. La nouvelle étude montre que l'allongement des articulations peut être amélioré en145%par rapport au soudage laser non oscillant conventionnel-.
Selon les chercheurs, l'amélioration vient deraffinement des grainset des changements danscomportement de propagation des fissures. Le laser oscillant crée un effet d'agitation, tandis que les précipités de -point de fusion-(Mg,Al)₂Gd élevés aident à affiner la microstructure. Ce processus réduit l'anisotropie plastique en randomisant l'orientation des grains, ce qui améliore l'activation du glissement de dislocation critique 〈c + a〉 -, un mécanisme clé pour une plasticité améliorée.
De plus, lors de la propagation des fissures, l’orientation des grains change par jumelage, augmentant ainsi la compatibilité géométrique entre les grains voisins. Cela empêche efficacement les fissures de se propager le long des joints de grains.
Les résultats offrent de nouvelles perspectives sur le soudage assisté par laser-oscillant-avec alimentation en poudre et présentent une voie prometteuse pour améliorer les performances mécaniques des composants en alliage de magnésium dans l'industrie.
Après le soudage, les échantillons ont été préparés pour une analyse métallurgique au microscope électronique à balayage (MEB), à diffraction électronique rétrodiffusée (EBSD), au microscope électronique à transmission (TEM) et aux propriétés mécaniques. L'échantillon a d'abord été meulé avec du papier de verre métallographique, poli puis corrodé avec des solutions corrosives pour examiner la microstructure de la soudure. Les échantillons d'EBSD ont été polis électrolytiquement dans une solution contenant du perchlorate de méthanol de n-butanol avec un rapport de 6:34:60, respectivement. Les échantillons ont été polis pendant 25 s à −20 degrés avec une tension de 25 V et un courant de 0,6 A. Les tests de traction ont été réalisés avec une vitesse de charge de 2,0 mm/min et les résultats ont été obtenus en calculant la moyenne de trois échantillons. Pour étudier le comportement de propagation des fissures, des éprouvettes de traction à encoche à bord unique (SENT) ont été sélectionnées et les pointes d'entaille spécifiques ont été fabriquées dans la zone de soudure.
3. Résultats
3.1. Morphologies de soudure
Le laser oscillant pourrait améliorer la formation de la soudure et éliminer efficacement les défauts de soudure. Le tableau 3 montre les morphologies de soudure et de section-avec différents procédés de soudage hybride laser-MIG. La soudure hybride laser-MIG était composée d'une zone d'arc large et peu profonde en haut et d'une zone laser profonde et étroite en bas. Lorsque la vitesse d'alimentation du fil était de 5,0 m/min, des défauts de contre-dépouille et non soudés ont été observés au dos de la soudure, comme le montre la figure (a) du tableau 3. En augmentant la vitesse d'alimentation du fil, les défauts non soudés ont pu être supprimés. Cependant, la continuité de la soudure était mauvaise et des contre-dépouilles subsistaient. Et le défaut d'effondrement a pu être observé sur la face avant de la soudure, comme le montre la figure (b) du tableau 3. Tout en augmentant la vitesse de soudage, la soudure et sa forme en coupe transversale étaient exemptes de défauts, mais de légères éclaboussures ont pu être observées sur la surface de la soudure, comme le montre la figure (c) du tableau 3. À mesure que la vitesse de soudage augmentait jusqu'à 40 mm/s, la formation de la soudure s'est nettement détériorée avec un effondrement et une contre-dépouille. Une diminution notable de la largeur de la soudure a été observée, comme illustré sur la figure (d) de
Tableau 3.
Tableau 3. Morphologies de soudure et sections transversales-avec différents procédés de soudage.
| Morphologies et sections transversales des soudures | Paramètres de soudage | Formation de soudure | ||
|---|---|---|---|---|
| vf(m/min) | vw(mm/s) | f(Hz) | ||
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5.0 | 30 | / | Contre-dépouilles et défauts non soudés |
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5.5 | 30 | / | Mauvaise continuité, effondrement et contre-dépouilles |
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5.5 | 35 | / | Légères éclaboussures |
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5.5 | 40 | / | Effondrement et contre-dépouille |
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5.5 | 35 | 50 | Saper |
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5.5 | 35 | 100 | Bien formé |
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5.5 | 35 | 150 | Grande différence d'angle de coin et défauts de contre-dépouille |
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5.5 | 35 | 200 |
Grande différence d'angle de coin |
