304 Paslanmaz Çelik Sacın Lazer Kaynağı Çalışması

Hidrojen yakıtlı araçlar, Çin'de yeni enerji araçlarının geliştirilmesinde ana teknik yollardan biridir. Dolayı Güçlü dayanıklılık, düşük gürültü ve sıfır emisyon gibi avantajları nedeniyle, nihai ürünler olarak kabul ediliyorlar. yeni enerji araçlarının geliştirilmesine yönelik yön.Yakıt hücreleri hidrojen enerjili araçların ana güç kaynağıdır ve aracın performansını etkileyen önemli bir faktör. Bipolar plaka yakıtın ana bileşenlerinden biridir hücre.Paslanmaz çelik, mükemmel damgalama özelliği nedeniyle yakıt hücresi bipolar plakalarının büyük ölçekli seri üretimi için uygundur performans,yüksek elektrik iletkenliği, düşük fiyat, çeşitli üretim yöntemleri ve iyi mekanik özellikler.

The kaynak Paslanmaz çelik sacların işlenmesi, yakıt hücresi bipolar plakalarının üretim sürecinde önemli bir süreçtir.Kaynak için ark kaynağı kullanıldığında, ısı girdisi nispeten büyüktür ve bu da kolayca büyük kaynak yapılmasına neden olabilir. paslanmaz çelik sacların kaynağına elverişli olmayan deformasyonlar.Bu makale, fiber lazer kullanarak 1 mm kalınlığında 304 paslanmaz çelik saclar üzerinde kaynak araştırması, farklı proses parametrelerinin kaynak üzerindeki etkilerini araştırıyor kaynak oluşumu ve kaynak kusurlarını inceler ve bağlantıların mikro yapısını ve mekanik özelliklerini analiz eder. için farklı özellikler Lazer kaynak 304 paslanmaz çelikten. Pratik mühendislik konusunda rehberlik sağlayın İnce levhaların uygulamaları.

 

1 Test malzemeleri ve yöntemleri

 

Test malzemesi 1 mm kalınlığında soğuk haddelenmiş 304 paslanmaz çelik sacdır ve kimyasal bileşimi Tablo 1'de gösterilmektedir.Şekil 1, esas olarak ostenit olan paslanmaz çeliğin temel metal yapısını göstermektedir. bariz bir yuvarlanma var yönündedir ve östenit katmanları arasında az miktarda ferrit yapısı kalır.

Sekme.1Kimyasalkompozisyon304 bölgesininpaslanmazçelik(ağırlık%)

C	Mn	Si	S	P	Cr	Ni	Fe
0.027	1.6	0.36	0.002	0.01	18.5	11.6	余量

                 

               Fig.1 Mikroyapı304 bölgesininpaslanmazçelikbazmetal

 

Kaynak ekipmanı YLS-10000 fiber lazer.Lazerin maksimum çıkış gücü 10 kW'tır,odak uzaklığı 300 mm, çıkış dalga boyu 1070 nm ve odaktaki nokta çapı 0.72 mm'dir.Plakayı kaynaklamak için farklı lazer gücü P, kaynak hızı v ve ışın odak dışı miktarı D kullanın ve analiz edin

farklı proses parametrelerinin şekillendirmeye etkisi. Kaynak işleminde koruma amacıyla argon gazı kullanıldı,ve gaz akış hızı 15 L/dak idi.Kaynak sonrası numune almak için tel kesme işlemi uygulandı. Taşlama ve cilalama işleminden sonra,Korozyon için FeCl3 reaktifi kullanıldı. Makroskobik morfolojiyi gözlemlemek için stereo mikroskop kullanıldı Kaynak bölümünün mikroyapısını gözlemlemek için metalografik bir mikroskop kullanıldı.

Numuneler titreştirildi ve cilalandı ve tane yönelimi ve boyutu, kullanılarak analiz edildi. bir elektron geri saçılım difraktometresi (EBSD). Kaynaklı bağlantılar Zwick-Z100 kullanılarak gerildi oda sıcaklığında çekme test makinesinde uygulandı ve bağlantı esneme hızı 0.5 mm/dak oldu.

 

2 Test sonuçları ve analiz

 

2.1 Farklı proses parametrelerinin kaynak dikişi oluşumuna etkisi

 

Şekil 2 kaynak hızının kaynak oluşumu üzerindeki etkisini göstermektedir. Lazer gücü her zaman 100 W'tır ve ışın odaksızlığı 0 mm'dir. Kaynak hızı 5 m/dk olduğunda plakanın tamamen bölündüğü görülmektedir. lazerin etkisi altında; Kaynak hızı 8 m/dk'ya çıktığında kaynak süreksizdir ve Bazı yerlerde tamamen nüfuz eden delikler vardır; Kaynak hızı 10 m/dk'ya kadar artmaya devam ettiğinde,kaynağın yüzeyi ve arkası düzgün ve süreklidir ve yanma olayı yoktur.Şu anda, kaynağın genel şekli daha iyidir, ancak arka tarafta hafif bir alt kesik vardır;Hız 12 m/dk'ya ulaştığında kaynağın arka kısmında yetersiz nüfuziyet söz konusudur.

Fig.2Kaynakoluşumaltındafarklıkaynakhızları

(P= 100W,D=0mm)

 

Kaynak hızının şekillendirme üzerinde önemli bir etkisi olduğu görülmektedir. Düşük kaynak hızlarında,ışının doğrusal enerjisi yüksektir, erimiş havuzdaki metal güçlü bir şekilde buharlaşır,ve üretilen buhar reaksiyon kuvveti güçlüdür. Ancak erimiş havuzun derinliği küçüktür.Yüksek hızlı metal buharının etkisi altında, sıvı erimiş havuz metali kolayca dışarı fırlayabilir derin erimiş deliğin arkasından sıçrama şeklinde erimiş havuzdan kaçmak,hatta erimiş havuz metalinin tamamı alttan tamamen dışarı atılır. Tahtanın kırılmasına neden olur.Kaynak hızı arttıkça doğrusal enerji azalır, oluşan buharlaşma reaksiyon kuvveti ergimiş havuzdaki metal azalır ve ergimiş havuz metali üzerindeki etkisi azalır;erimiş havuz metalinde oluşan metal dumanının sapma açısı büyür,ve buharlaşma reaksiyon kuvveti erimiş havuzun tabanından arka kısmına doğru eğimlidir. kaynak oluşumunun iyileştirilmesine yardımcı olan erimiş havuz.

Şekil 3 farklı lazer güçleri altında kaynak dikişi oluşumunu göstermektedir. Lazer kaynak hızıdır 10 m/dak ve ışın defokus 0 mm'dir. Lazer gücü arttığında görülebilmektedir. 5 W'tan 1000 W'a kadar 1 mm'lik paslanmaz çelik plakanın tam nüfuzu sağlanır,ancak farklı lazer güçlerinin şekillendirme üzerinde daha büyük etkisi vardır.Lazer gücü 5 W olduğunda, kaynak genişliği nispeten dardır, kaynakta çok sayıda yanma deliği vardır,ve arkasında çok sayıda küçük sıçrama parçacıkları var.Güç 50 W'a çıktığında genişlik kaynağın genişliği artar ve yanma derecesi azalır.Güç 100 W'a çıktığında,kaynak dikişinde artık yanma kusurları yoktur ve kaynak dikişinin çift taraflı oluşumu daha iyidir bu zamanda.

Lazer gücü 500 W olduğunda genel kaynak şekli iyidir, ancak az sayıda yanma delikleri görünecektir.Güç 1000 W'a çıktığında kaynak genişliği artmaya devam eder,ancak kaynağın yanmasından kaynaklanan deliklerin sayısı da önemli ölçüde artar. Bu nedenle, ışının odaklanması 0 mm'dir, lazer gücü küçük veya büyük olduğunda, kaynak dikişinin yanmaya karşı hassasiyeti daha büyüktür.Yalnızca orta seviyedeki lazer gücü iyi bir kaynak dikişi oluşumunu sağlayabilir. Bunun nedeni, lazer gücünün düşük, erimiş havuzun hacmi çok küçük ve metalin buharlaşması için yalnızca küçük bir reaksiyon kuvveti gerekiyor kaynak metalinin alttan fırlamasına ve karşılık gelen yerlerde yanma delikleri oluşmasına neden olur.Lazer gücü yüksek olduğunda, metal buharlaşmasının tepki kuvveti daha fazla olur ve bu da kolayca yanmaya yol açabilir kaynak

          Fig.3 Kaynakoluşumatfarklıkaynak poWes

(v= 10m / dak,D=0aa)

 

Şekil 4'te ışın odaksızlığının kaynak dikişi oluşumu üzerindeki etkisi gösterilmektedir. Işın odaksızlığı 0 mm olduğunda elde edilen sonuçlar Şekil 2 ve 3'te gösterilmektedir. Burada esas olarak ışın odaksızlığı 10 ve - 10 mm olduğunda sonuçları gösteriyoruz.Şekil 4(a) ve (b)'de gösterildiği gibi kirişin odak dışılığı 10 mm ve kaynak hızı 10 m/dak, lazer gücü 100 W'tan 3000 W'a çıkarılsa bile plakanın arka kısmına kaynak yapılamaz.Lazer kaynak işlemi sırasında derin nüfuzlu deliklerin oluşup oluşmamasına bağlı olarak lazer kaynağı bölünür iki moda ayrılır: termal iletim kaynağı ve derin nüfuzlu kaynak.İki mod arasında bir eşik vardır. Bu eşiğin ötesinde lazer kaynak, termal iletim kaynağından derin nüfuzlu kaynağa. Genel olarak kullanılır Bu eşik oranı olarak tanımlanır Nokta çapına lazer gücü veya nokta alanına lazer gücü. Dolayısıyla odaklanma miktarı arttıkça,ışın noktası büyür. Aynı lazer gücü ve kaynak hızı altında,laser kaynakdeğişecek derin nüfuziyetli kaynaktan ısı iletimli kaynağa geçiş yapılır ve nüfuziyet derinliği buna göre azalır.

(A)P= 100W,v= 10m / dak,D=10mm,(B)P= 3000W,v= 10m / dak,

D= 10mm,(C)P= 100W,v=6m / dak,D= 10mm,(D)P= 3000W,

v=6m / dak,D= 10mm,(e)P= 100W,v=6m / dak,D=-10mm,

(F)P= 3000W,v=6m / dak,D=-10mm

      Fig.4 Kaynakoluşumnerederfarklıodaklanmatutarları

 

Bu nedenle odaklama miktarı 10 mm olduğunda kaynak modu ısı iletimli kaynaktır. Şu anda,kaynak genişliği büyük ve derinliği küçüktür. Lazer enerjisi şu noktada yoğunlaşmıştır: erimiş havuzun yüzeyi ve nüfuz etme yeteneği sınırlıdır.Bu nedenle plakanın penetrasyonu mümkün değildir. Daha yüksek kaynak hızlarında ve daha geniş bir güç aralığında elde edilir. Kaynak hızı 6 m/dk'ya düştüğünde,Isı girdisindeki artış, kaynağın tamamen nüfuz etmesini sağlar, kaynak genişliği daha büyük olur ve ön ve arka kısımlar daha büyük olur. Şekil 4 (c) ve (d)'de gösterildiği gibi sırt daha iyi biçimlendirilmiştir. Odaklanma miktarı - 10 mm olduğunda ve kaynak hızı 6 m/dak'da kaynak dikişi oluşumu da Şekil 4 (e) ve (f)'de gösterildiği gibi iyidir.

 

2.2Kaynaklı bağlantıların yapısı

 

Şekil 5, farklı ışın odak dışı miktarları altında eklemin morfolojisini göstermektedir. altında görülebilmektedir farklı işlemler, eklemlerde çatlak, gözenek ve diğer kusurlar yoktur. Ancak, odak dışı kaldığında miktarı 0 mm ise kaynağın arka tarafında alttan kesme kusurları oluşacak ve kuvvetli buharlaşma nedeniyle

Bu sırada kaynak metalinin erimiş havuzdaki rahatsızlığı büyüktür ve bağlantı füzyon hattı sol ve sağ tarafta simetrik değildir. Odaklanma miktarı 10 veya - 10 mm olduğunda hem Kaynağın ön ve arka tarafları dışbükey bir şekil gösterir ve erime genişliği artar.

Fig.5Ortakmorfolojileraltındafarklıodaklanmatutarları

Şekil 6 kaynak metalinin mikro yapısını göstermektedir. Şekil 6(a), merkezin yakınındaki kaynağın yapısını göstermektedir.Şekil 6(b), ısıdan etkilenen bölgeye yakın olan kaynağın yapısını göstermektedir.Görülüyor ki kaynak yapısı, kenardan merkeze doğru bariz sütun şeklinde kristal büyümesi gösterir ve kaynaktaki taneler 

Kaynağın ısıdan etkilenen bölgesi önemli ölçüde büyümez.

Fig.6 Mikroyapıfarklı parçalardanofeklem

 

Kaynağın farklı kısımlarının soğuma hızları ve kaynağın farklı bileşimleri ferritin soğumasına neden olur. büyük miktarda iskelet ferriti ve az miktarda çıta benzeri ferrit dahil olmak üzere farklı şekiller alabilirler.Eklem tanecik büyüme oryantasyonunu ve tane boyutu dağılımını daha fazla gözlemlemek için Şekil 7, EBSD'yi göstermektedir. eklemin analizi. Ana metalin tane boyutunda eş eksenli tanelerden oluştuğu görülebilir. 10 ila 30 mikron. Kaynak yapısı esas olarak bu yönü takip ederek ters sütunlu büyümeyi gösterir. ısı akışı yönüne. Kaynak alanındaki tanecik boyutlarının çoğu küçüktür, ortalama tanecik boyutu 100 μm'den küçüktür ve sütun şeklindeki tanelerin geri kalanı daha büyüktür, 100 ila 400 μm arasında değişir.

 

Fig.7 EBSDanalizofortakstrdikiş

 

2.3 Bağlantıların mekanik özellikleri

 

Şekil 8 ve 9, sırasıyla farklı odaklanma miktarları altında eklemin gerilme mukavemetini ve kırılma konumunu göstermektedir.Odaklanma miktarı 0 mm olduğunda eklemin kırılma pozisyonunun eklemler arasındaki bağlantı olduğu bulunabilir. kaynak ve ana metal, çünkü bu sırada bağlantının arka tarafında kolayca strese neden olan bir alt kesik vardır konsantrasyon ve kırılma. Odaklanma miktarı 10 ve - 10 mm olduğunda ana metaldeki bağlantıların tamamı kırılır kaynaktan çok uzakta. Bu zamanda hem çekme mukavemeti hem de bağlantıların uzaması yüksektir.

Fig.8 gerilmegüçhaltındaki ekleminfarklıodaklanmatutarları

Fig.9 Kırıkpozisyonlarıbirleşmeninaltındafarklıodaklanmatutarları

 

3 Sonuç

 

1. Kaynak hızı, lazer gücü ve ışın odaksızlığının tümü, 1 mm'lik kaynak oluşumu üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. kalın304 paslanmazçelik saclar.Kaynak hızı küçükten büyüğe doğru arttıkça kaynak dikişi oluşumu değişikliklertamamen ayrılmış, iyi biçimlenmiş,eksik kaynağa; Lazer gücü çok küçük veya çok büyükse,kaynak nüfuziyetinin hassasiyeti daha büyük olacaktır;lazer gücü 100 W olduğunda, odak dışılık 0 mm'dir,ve kaynak hızı 10 m/dk olursa kaynak daha iyi oluşur.odaklanma miktarında iletkendirKaynak dikişinin genişliğini artıran kaynak dikişi oluşumunun iyileştirilmesine,duyarlılığı büyük ölçüde azaltırPerforasyonu artırır ve kaynak parametrelerinin aralığını artırır.
2. 10 ve - 10 mm odak dışılık miktarına sahip bağlantının kesit şekli iyidir ve herhangi bir kusur yoktur;Kaynak metalinin katılaşma modu, östenit γ ved tam olarak dönüştürülmemiş δ ferrit.Ferrit, büyük miktarda iskelet ferriti de dahil olmak üzere farklı şekiller gösterir ve az miktarda çıta benzeri ferrit;Kaynak yapısı esas olarak<100>yön boyunca sütun şeklinde büyür.Kaynak bölgesindeki tane boyutlarının çoğu küçüktür,ve ortalama tane boyutu 100 μm'den azdır.Geriye kalan sütunlu Kristallerin boyutları daha büyüktür ve 100 ila 400 μm arasında değişir.
3. Odaklanma miktarı 10, - 10 mm olduğunda eklemin çekme mukavemeti ve uzaması yüksek olur ve kırılma konumu artar is temel malzemede. Ancak flulaşma miktarı 0 mm olduğunda eklemin performansı düşer ve kırılma meydana gelir. pozisyonkapatkaynağa.