بررسي ريزساختاري و مكانيكي اتصال آلياژ آلومينيوم 6061 با دستگاه توان بالاي جوشكاري پرتو ليزر CO2

Microstructural and Mechanical Investigation of the Joint of Aluminum Alloy 6061 with CO2 Laser High Power Welding Machine

يكي از روش هاي نوظهور در اتصال دهي فلزات مختلف استفاده از روش جوشكاري پرتوي ليزر در صنايع مختلفي نظير حمل ونقل، هوافضا، ساخت رادار و دريايي بوده كه باعث كاهش مصرف سوخت و در نتيجه كاهش آلودگي محيط زيست خواهد شد. در اين پژوهش به بررسي و مقايسه ريزساختار و خواص مكانيكي اتصالات مشابه و هم جنس آلومينيوم آلياژ 6061 با ضخامت 2ميلي متر با دستگاه جوشكاري پرتوي ليزر با توان بالاي 5000وات پرداخته شده است. موارد مورد بررسي شامل اثر پارامترهاي جوش ليزر مانند توان، فركانس و سرعت جوش بر خواص ريزساختاري و مكانيكي است. نتايج بررسي ريزساختاري با استفاده از ميكروسكوپ نوري و روبشي نشان مي دهد كه در فرآيند به دليل حرارت ورودي بالاتر و در نتيجه نرخ سردشدن كمتر مي توان مشاهده كرد كه ريزساختار جوش از فلز پايه تا مركز ناحيه جوش از دندريتي ستوني تا ناحيه دندريتي موازي تغيير كرده و نهايتا به ناحيه دندريتي هم محور رسيده است. آناليز اسپكتروسكوپي اشعه ايكس انرژي متفرق (EDS) نشان داد كه تغيير قابل توجهي در تركيب شيميايي به وجود نيامده است. بررسي خواص مكانيكي با استفاده از سختي سنجي و آزمون كشش نشان داد كه سختي كمتري در منطقه هم جوشي نسبت به ساير نواحي فلز پايه وجود دارد و نمونه هاي كشش از ناحيه جوش شكستند. همچنين استحكام كششي نمونه جوش بهينه تقريبا برابر نيمي از استحكام كششي فلز پايه است.

One of the emerging methods of joining various metals is the use of laser beam welding in a variety of industries such as transportation, aerospace, radar, and marine construction, which reduces fuel consumption and thus reduces environmental pollution. In this study, the microstructure and mechanical properties of similar joints of aluminum alloy 6061 with a thickness of 2 millimeters have been investigated by the laser beam welding method with a high power of 5000 watts. Examined items include the effect of laser welding parameters such as power, frequency, and welding speed on microstructural and mechanical properties. Microstructural analysis results using an optical and scanning electron microscope show that in the process, the microstructure of the weld in the base metal to the center of the weld region changed from the dendritic column to the parallel dendritic zone and eventually reached the equiaxed dendritic area, due to the higher input temperature and consequently less cooling rate. Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) showed no significant change in the chemical composition. Investigating the mechanical properties using hardness measurement, and the tensile testing showed that the hardness in the fusion zone was lower than other base metal zones, and the optimized sample was failed in the weld zone. The tensile strength of the optimum welding sample is approximately equal to half the tensile strength of the base metal.