01 Introdução ao artigo
Este estudo investiga o impacto decisivo do ângulo de soldagem, um parâmetro-chave do processo, na qualidade da soldagem durante a soldagem híbrida a laser -MAG de chapa naval de aço AH36 de alta resistência com 14 mm de espessura -. As técnicas tradicionais de soldagem enfrentam desafios como zonas afetadas-pelo calor excessivamente grandes, deformação da soldagem e dificuldade em controlar a microestrutura ao lidar com materiais de placas espessas. A tecnologia de soldagem híbrida a laser-MAG, por meio da ação sinérgica do laser e do arco, pode efetivamente melhorar a qualidade da soldagem, especialmente após a popularização dos lasers de alta-potência, mostrando grande potencial na soldagem eficiente de placas espessas. Embora o modo-guiado por laser tenha vantagens em relação ao modo-guiado por arco, como penetração mais profunda e estabilidade do arco, na soldagem de chapas espessas, parâmetros de processo inadequados (por exemplo, ângulo de soldagem) ainda podem levar a defeitos como respingos, colapso e protuberância. Pequenas alterações no ângulo de soldagem podem afetar significativamente o comportamento dinâmico da poça de fusão, a estabilidade do buraco de fechadura e a qualidade final da formação da solda.
Portanto, este estudo se concentra na variação dos ângulos de soldagem, usando fotografia de alta-velocidade e o método "sanduíche" para observar o comportamento dinâmico da poça de fusão e do buraco de fechadura em tempo real, combinado com análise de sinal elétrico, visando revelar sistematicamente os efeitos de diferentes ângulos de soldagem na formação da solda, no fluxo da poça de fusão, no comportamento do buraco de fechadura e nos mecanismos de formação de defeitos (colapso, protuberância, respingos), fornecendo orientação teórica para otimizar a soldagem híbrida de-laser de alta potência-MAG processos.
A Figura 02 ilustra que os parâmetros fixos para o processo de soldagem são: potência do laser de 10,5kW, velocidade de soldagem de 1,8m/min, velocidade de alimentação do arame de 12m/min, com folga de topo pré-definida de 0,5mm. Durante a soldagem, o gás de proteção utilizado é composto por 80% Ar e 20% CO2, com vazão de 15L/min. A Figura 1 mostra um esquema do processo de soldagem. O experimento varia principalmente o ângulo entre o laser e a direção de soldagem, projetando quatro arranjos de ângulos, definindo o ângulo entre o laser e a direção de soldagem como , e o ângulo entre o arco e o laser como , com os ângulos da fonte de calor de soldagem definidos como mostrado na Figura 2.
A Figura 3 mostra a morfologia macroscópica e a correspondente-morfologia transversal de soldas compostas a laser-MAG em diferentes ângulos de soldagem. Quando o ângulo de soldagem é de 75 graus, a qualidade da formação da solda é ruim, com a parte frontal da solda exibindo um padrão de dente periódico largo-estreito-largo, enquanto a parte traseira apresenta protuberâncias pequenas e contínuas. Quando o ângulo de soldagem aumenta para 82,5 graus, a qualidade da formação da solda é ótima, com frente completa e verso contínuo sem saliências, apresentando um formato típico de cálice. Aumentar ainda mais o ângulo de soldagem para 88,75 graus resulta em colapso parcial descontínuo na frente da solda, com algumas pequenas saliências na parte traseira. Quando o ângulo de soldagem atinge 97,5 graus, a frente da solda mostra fenômenos côncavos -completos periódicos com preenchimento irregular, enquanto protuberâncias maiores se formam na parte traseira.
Com base no método "sanduíche" aprimorado, uma câmera de alta-velocidade foi usada para observar lateralmente o comportamento dinâmico do buraco de fechadura de soldagem híbrida a laser-MAG em tempo real. No ângulo de soldagem de 75 graus, o buraco da fechadura exibiu um processo dinâmico periódico, caracterizado por reabertura e fechamento na marcha. O crescimento, desprendimento e reforma das gotículas interagiram com o comportamento do buraco da fechadura.
