PS 5 2016 WWW.pdf 43PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA       Vol. 88 5/2016 Przyczyny pęknięć lutospoin w złączach różnoimiennych  typu aluminium - ocynkowana stal niestopowa Cracking phenomena in dissimilar laser-brazed joints of aluminum and galvanized low carbon steel Dr inż. Artur Czupryński, dr inż. Damian Janicki – Politechnika Śląska. Autor korespondencyjny/Corresponding author: artur.czuprynski@polsl.pl Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki badań dotyczących przyczyn pękania lutospoin w różnoimiennych złączach za- kładkowych wykonanych laserem diodowym dużej mocy ROFIN DL 020 z użyciem materiału dodatkowego w postaci proszku aluminium, na przykładzie łączenia cienkiej blachy aluminiowej z blachą stalową pokrytą elektrolitycznie po- włoką cynkową. Przedstawiono wyniki badań metalograficz- nych makroskopowych i mikroskopowych. Wskazano na pro- blemy oraz przedstawiono sugestie dotyczące technologii lutospawania laserowego materiałów znacznie różniących się własnościami fizycznymi i składem chemicznym. Słowa  kluczowe: lutospawanie laserowe; laser diodowy dużej mocy; złącza różnoimienne; fazy międzymetaliczne; pękanie kruche; materiały trudnospawalne; aluminium; stal niestopowa ocynkowana elektrolitycznie Abstract A study on cracking phenomena during laser braze we- lding of dissimilar lap joints between aluminum thin plate and galvanized low carbon sheet steel is described. The experiments were carried out using a high power diode la- ser Rofin DL020 and aluminum powder as filler metal. Macro and microstructure analysis of the joints were analysed. Is- sues and problems in laser braze welding of materials having different chemical composition and physical properties are presented. Keywords: laser braze welding; high power diode laser; dis- similar joints; intermetallic phase; cracking; difficult to weld materials; aluminium sheet; galvanized low carbon sheet steel Wstęp Rosnące aktualnie wymagania przemysłu motoryzacyj- nego, co do odporności na korozję, jak również chęć zapew- nienia wysokiej wytrzymałości blach karoseryjnych przy za- chowaniu możliwie niskiej masy oraz długiej i bezpiecznej eksploatacji samochodów spowodowały, że regułą stało się wykonywanie większości elementów nadwozi pojazdów z blach stalowych pokrytych galwanicznie powłoką cynko- wą [1÷6]. Poza zastosowaniem nowoczesnych gatunków stali typu IF (Interstitial Free), DP (Dual-Phase), TRIP (Trans- formation-Induced Plasticity), wprowadzono również nowe technologie wykonywania elementów karoserii samochodo- wych (tailored blank, tailor roled blanks) oraz nowoczesne procesy łączenia materiałów różnoimiennych, np. alumi- nium ze stalą. Obecnie zgrzewanie punktowe oporowe czy tradycyjne spawanie łukowe metodami MIG/MAG wyparte zostały w znacznym stopniu przez klejenie, procesy nisko- energetycznego lutospawania łukowego elektrodą topliwą w osłonach gazowych takie jak: CMT, ColdArc, STT, CBT, czy spawanie laserowe. Technologie te pozwalają na wykonanie wysokiej jakości połączeń cienkich blach stalowych o gru- bości 0,3÷3,0 mm, bez powłok i z pokryciami ochronnymi o grubości warstwy do 15 µm, blach aluminiowych o minimal- nej grubości wynoszącej 0,4 mm, blach ze stali nierdzewnej, Artur Czupryński, Damian Janicki a także łączenie materiałów różnoimiennych przy ograniczo- nej ilości ciepła wprowadzonego podczas procesu (ok. 1÷2 kJ/cm) [7÷8]. Tak więc, lutospawanie wydaje się obecnie naj- bardziej odpowiednią i perspektywiczną technologią łącze- nia stalowych elementów pokrytych galwanicznie powłoką cynkową z elementami aluminiowymi. Duże perspektywy w tym zakresie należy wiązać z technologią lutospawania lase- rowego, szczególnie z wykorzystaniem materiałów dodatko- wych o niskim zakresie temperatur likwidusu i solidusu, np. spoiw typu: Zn-Al4 (385÷418 °C) lub Al-Si12 (573÷585 °C). Ważkim problemem dotyczącym tego typu połączeń są pęk- nięcia lokalizujące się najczęściej w obszarze materiału lu- tospoiny, tuż przy powierzchni cynkowej powłoki ochronnej blachy stalowej. Przebieg i wyniki badań Celem badań było określenie możliwości wykonania róż- noimiennych złączy zakładkowych w procesie lutospawania laserowego cienkich blach aluminiowych i stali niestopowej obustronnie ocynkowanej elektrolitycznie z zastosowaniem spoiwa w postaci proszku aluminium. Na podstawie badań przeglad Welding Technology Review 44 PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA       Vol. 88 5/2016 wizualnych i metalograficznych ocenie poddane zostały kształt lutospoiny i jakość złączy oraz struktura materiału lutospoiny i materiałów rodzimych. Próby lutospawania laserowego wykonano na stano- wisku zmechanizowanym wyposażonym stół krzyżowy z prowadnicami prostoliniowymi, na którym znajdował się układ mocujący pozwalający na sztywne utwierdzenie lu- tospawanych blach, laser diodowy dużej mocy ROFIN DL 020, (tablica I), uzbrojony w głowicę ustawioną prostopadle do powierzchni stołu oraz talerzykowy podajnik proszku, podający spoiwo lutownicze w osi złącza, pod kątem 45° w stosunku do powierzchni łączonych blach, rysunek 1. Do wykonania złączy zakładkowych użyto blach o wymia- rach 1,0x150x100 mm wykonanych ze stali miękkiej niesto- powej przeznaczonej do bezpośredniej obróbki plastycznej gatunku DC04+ZE75/75 (wg PN-EN 10152:2011) obustron- nie elektrolitycznie pokrytych powłoką cynkową o grubości 7,5 µm oraz blach o wielkości 2,0x150x100 mm wytworzo- nych z aluminium gatunku 1050A (wg PN-EN 573-3:2014). Skład chemiczny oraz własności wytrzymałościowe mate- riałów lutospawanych przedstawiono w tablicy II i tablicy III. Do prób lutospawania użyto proszek aluminium gatunku 1070A (wg normy PN-EN 573-3:2014) o granulacji 450 µm, tablica IV. Spoiwo o takim składzie chemicznym, przy od- powiednio oczyszczonej powierzchni materiału rodzime- go w obszarze łączenia, zapewnia doskonałą spawalność Długość fali promienia laserowego 808 [nm] ± 5 [nm] Moc wyjściowa 1400 [W] Zakres mocy 100÷2000 [W] Długość ogniska wiązki lasera 82 [mm] Wymiary ogniska wiązki laserowej 1,8 x 6,8 [mm] Tablica I. Dane techniczne lasera diodowego dużej mocy ROFIN DL 020 Table I. Technical data of high power diode laser ROFIN DL 020 Rys. 1. Stanowisko badawcze do laserowego lutospawania z lase- rem diodowym dużej mocy Rofin DL020 Fig. 1. Experimental setup for laser braze welding equipped with a high power diode laser Rofin DL020 Skład chemiczny [%] C Mn P S <0,08 <0,40 <0,03 <0,03 Własności mechaniczne Re [MPa] Rm min. [MPa] A5 min. [%] Grubość warstwy cynku, [μm] 140÷220 270÷350 38 7,5 Tablica  II.  Skład chemiczny oraz własności mechaniczne ze stali miękkiej niestopowej do bezpośredniej obróbki plastycznej gatunku DC04+ZE75/75 obustronnie ocynkowanej elektrolitycznie (wg PN-EN10152:2011) Table II. Chemical composition and mechanical properties of double-sided electrogalvanized low-carbon sheet steel DC04+ZE75/75 (accor- ding to PN-EN10152:2011) Skład chemiczny [%] Al Fe Si Zn Ti Mg Mn Cu inne 99,5 <0,4 <0,25 <0,07 <0,05 <0,05 <0,05 <0,05 <0,03 Własności mechaniczne Tablica III. Skład chemiczny oraz własności mechaniczne blachy z aluminium gatunku 1050A (wg normy PN-EN 573-3:2014) Table III. Chemical composition and mechanical properties of aluminium sheet grade 1050A (according to PN-EN 573-3:2014) Re [MPa] Rm min. [MPa] A5 min. [%] 20 65÷95 26 45PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA       Vol. 88 5/2016 i lutowność aluminium i jego stopów. Znajduje zastosowa- nie procesach łączenia technikami spawalniczymi elemen- tów wykorzystywanych w przemyśle chemicznym, spożyw- czym, elektronice i budownictwie. Przy wykonywaniu złączy zakładkowych lutospawanych wysokoenergetycznym laserem diodowym dużej mocy wraz ze spoiwem dodatkowo stosowano dwa rodzaje topników przeznaczonych do lutowania metali lekkich, tablica V. Top- niki miały na celu poprawę zwilżania powierzchni łączonych blach. Ze względu na silnie aktywny charakter odziaływania używanych topników, bezpośrednio po procesie lutospawa- nia konieczne było usunięcie ich pozostałości z powierzchni lutospoiny i połączonych blach. Blachy aluminiowe w obszarze poddanym lutospawa- niu zostały przygotowane poprzez delikatne zaokrąglenie krawędzi i oczyszczenie powierzchni papierem ściernym do połysku metalicznego, natomiast blachy stalowe odtłusz- czano alkoholem etanolowym. Przeznaczone do łączenia zakładkowego elementy pozycjonowano względem siebie na stole wyposażonym w oprzyrządowanie mocujące, skła- dające się z klamer usztywniających blachy. Każdorazowo blachę aluminiową nakładano na blachę stalową ustalając zakładkę wynoszącą 20 mm. Przed przystąpieniem do wykonania próbnych złączy za- kładkowych, na podstawie wstępnych prób spawalniczych dobrano parametry procesu lutospawania laserowego wyty- powanych blach z zastosowaniem materiału dodatkowego. Ustalono optymalną moc wiązki lasera diodowego wyno- szącą: 1,4 kW. Ogniskową wiązki lasera, mierzącą 0,8 mm, kierowano na krawędź blachy aluminiowej. Prędkość luto- spawania wynosiła 0,2 m/min, a do ochrony obszaru luto- spawanego użyto argonu 5.0, którego natężenie przepływu wynosiło 2,5 dm3/min. Prędkość podawania proszku alu- miniowego, zapewniająca odpowiednie formowanie luto- spoiny, wyniosła 1,0 g/min. Wszystkie dobrane parametry zestawiono w tablicy VI. Próby lutospawania laserem diodowym cienkiej bla- chy aluminiowej z blachą ze stali niestopowej obustronnie Zawartość składników stopowych [%] Al Si Zn Fe Ti Cu Mn Mg >99,70 >99,70 <0,07 <0,25 <0,03 <0,03 <0,03 <0,03 Tablica IV. Skład chemiczny proszku aluminium gatunku 1070A (wg PN-EN 573-3:2014) Table IV. Chemical composition of aluminium powder 1070A (according to PN-EN 573-3:2014) Nazwa handlowa topnika Zakres temperatury   aktywności topnika [°C] Substancja Pozostałość topnika EutecTor Flux 190 500÷700 Biały proszek Koroduje Alu Flux 21 450÷650 Biały proszek Koroduje Tablica V. Skład chemiczny oraz własności topników użytych do lutospawania (wg. danych producenta Castolin-Eutectic) Table V. Chemical composition and properties of brazing flux used (according to Castolin-Eutectic) Nazwa handlowa topnika Zakres temperatury   aktywności topnika [°C] Substancja Pozostałość topnika EutecTor Flux 190 500÷700 Biały proszek Koroduje Alu Flux 21 450÷650 Biały proszek Koroduje Tablica VI. Optymalne parametry wykonania różnoimiennych złączy zakładkowych w procesie lutospawania laserowego cienkich blach wy- tworzonych z aluminium gatunku 1050A oraz stali niestopowej gatunku DC04 obustronnie ocynkowanej elektrolitycznie z zastosowaniem spoiwa w postaci proszku aluminium gatunku 1070A Table VI. Optimal conditions of laser braze welding of dissimilar lap joints between aluminum thin plate grade 1050A and double-sided electrogalvanized low-carbon sheet steel grade DC04 using aluminum powder 1070A as filler metal ocynkowaną elektrolitycznie przeprowadzono dla następu- jących przypadków: – z zastosowaniem wyłącznie materiału dodatkowego w postaci proszku aluminium gatunku 1070A; – z zastosowaniem materiału dodatkowego w postaci prosz- ku aluminium gatunku 1070A wraz z topnikiem EutecTor Flux 190 rozpuszczonym w 96% alkoholu etylowym; – z zastosowaniem materiału dodatkowego w postaci proszku aluminium gatunku 1070A wraz z topnikiem Alu Flux 21 rozpuszczonym w 96% alkoholu etylowym. Ocena stabilności przebiegu procesu lutospawania lase- rowego blach aluminiowych ze stalowymi oraz badania wizualne otrzymanych lutospoin wykazały że: – w trakcie wykonywania złącza zakładkowego z użyciem materiału dodatkowego w postaci proszku aluminium, bez topnika, procesu lutospawania przebiegał prawidło- wo i odznaczał się dobrą rozpływnością stopiwa, w wy- niku czego, uzyskano lutospoinę o metalicznym połysku wyróżniającą się licem o poprawnym kształcie i gładkiej powierzchni. Z obu stron złącza zakładkowego, w obsza- rze oddziaływania źródła ciepła, nie stwierdzono nad- topienia ani też odparowania warstwy ochronnej cynku z powierzchni blachy stalowej, rysunek 2 a) i 2 b); – podczas wytwarzania złącza zakładkowego z wykorzy- staniem spoiwa w postaci proszku aluminium i topnika lutowniczego EutecTor Flux 190 proces stapiania spo- iwa spawalniczego przebiegał stabilnie i bez rozprysku. Stwierdzono jedynie nieznaczną wklęsłość lica przy akceptowalnej zmianie szerokości lutospoiny. Na po- wierzchni blachy stalowej od strony lica, jak i grani luto- spoiny nie zauważono wyraźnego uszkodzenia warstwy ochronnej cynku. Zaobserwowano natomiast zjawisko w postaci ciemnego nalotu tworzącego się na czystej powierzchni blachy ocynkowanej, rysunek 2 c) i rys. 2 d); – proces laserowego formowania lutospoiny w złączu zakład- kowym z użyciem materiałów dodatkowych obejmujących proszek aluminium i topnik lutowniczy Alu Flux 21 prze- biegał bez zakłóceń. Nie zidentyfikowano niezgodności 46 PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA       Vol. 88 5/2016 kształtu i wymiarów lutospoiny. Stwierdzono za to, in- tensywny ciemny nalot, powstający po obu stronach złą- cza, na powierzchni lutospoiny oraz blachy aluminiowej i stalowej. Od spodu złącza zakładkowego na ocynkowa- nej blasze stalowej, w miejscu absorbcji wiązki promie- niowania laserowego zauważono wyraźnie nadtopienie warstwy cynku, jednakże powłoka ochronna nadal silnie przylegała do powierzchni blachy, rysunek 2 e) i rysunek 2 f).   a)   b)   c)   d)   e)   f) Rys. 2. Widok złączy zakładkowych uzyskanych w procesie lutospa- wania laserem diodowym cienkiej blachy aluminiowej gatunku 1050A z blachą ze stali niestopowej gatunku DC04 obustronnie ocynkowaną elektrolitycznie, z zastosowaniem materiału dodatkowego w posta- ci proszku aluminium gatunku 1070A: a), b) bez topnika; c), d) wraz z topnikiem EutecTor Flux 190; e), f) wraz z topnikiem Alu Flux 21 Fig. 2. A view of lap joints of aluminum thin plate grade 1050A and double-sided electrogalvanized low-carbon sheet steel grade DC04 produced by laser braze welding using aluminum powder 1070A as filler metal: a), b) without brazing flux; c),d) with EutecTor Flux 190; e), f) with Alu Flux 21 Podczas procesu lutospawania nie zaobserwowano od- kształceń spawalniczych łączonych blach. W każdym przy- padku, występowało całkowite zwilżalnie materiałów łączo- nych przez stopiwo. Lutospoina w pełni wypełniała rowek spawalniczy, a warstwa ochronna cynku na powierzchni blachy stalowej z obu stron złącza zakładkowego nie zosta- ła uszkodzona. W złączach nie występowały niezgodności typu pęknięcia zewnętrzne, przyklejenia lub brak wypełnie- nia rowka spawalniczego, które zaliczane są do wad niedo- puszczalnych i niekwalifikujących złącza do eksploatacji. Badania metalograficzne przeprowadzono w celu oceny po- prawności wykonania złączy w skali makro i mikroskopowej. Przygotowanie próbek pobranych ze złącza różnoimiennego do obserwacji metalograficznych wymagało zastosowania złożonej procedury polerowania i trawienia. Przed badaniami makroskopowymi stal niestopową obustronnie ocynkowa- ną gatunku DC04 wytrawiono odczynnikiem Nital (3% kwasu azotowego w alkoholu etylowym). Do trawienia lutospoiny i blachy aluminiowej użyto odczynnik Tuckera (50 g Cu, 400 ml HCl, 300 ml HNO3, 300 ml H2O). Do badań mikrostruktury stal ocynkowaną poddano trawieniu Nitalem, natomiast części alu- miniowe próbki trawiono roztworem 0,5 ml HF z 99,5 ml H2O. Zdjęcia makrostruktury złączy wraz z obrazami mikrostruktury przedstawiającymi obszary materiału rodzimego, SWC, linie przejścia lutospoiny i materiału łączonego, rysunek 3÷5.   a)   b)   c)   d)   e) Rys. 3. Widok makrostruktury i mikrostruktury próbki pobranej ze złą- cza zakładkowego aluminium gatunku 1050A - ocynkowana stal nie- stopowa gatunku DC04, lutospawanego laserowo z zastosowaniem proszku aluminium gatunku 1070A bez użycia topnika (aluminium u góry, stal u dołu): a) makrostruktura złącza; b), c), d), e) mikrostruk- tura obszarów styku lutospoiny z ocynkowaną stalą niestopową Fig. 3. Macro and microstructure of the lap joint of aluminum plate grade 1050A (upper plate) and galvanized low-carbon sheet steel grade DC04 (bottom plat) produced by laser braze welding using aluminum powder 1070A as filler metal, without brazing flux; a) macrostructure of the joint; b),c),d),e) micrographs taken from the contact area of the brazed seam to the galvanized steel sheet (regions marked in the macrograph) Na podstawie zdjęć zgładów metalograficznych pobra- nych z różnoimiennych złączy zakładkowych blachy alumi- niowej gatunku 1050A z obustronnie ocynkowaną blachą ze stali niestopowej gatunku DC04 lutospawanych laserem dio- dowym ze spoiwem w postaci proszku aluminiowego gatun- ku 1070A bez i z użyciem topnika lutowniczego zaobserwo- wano różnorodność połączenia w każdej z badanych próbek. Strukturę aluminium gatunku 1050A stanowił roztwór stały α, a stali niestopowej gatunku DC04 drobne ziarna fer- rytu ze śladowymi ilościami perlitu. W złączu wykonanym bez użycia topnika, rysunek 3, stwierdzono prawidłowy kształt przekroju poprzecznego lutospoiny, wolny od pęcherzy gazowych. Zidentyfikowa- no natomiast pasmowe wtrącenia w lutospoinie, znajdują- ce się tuż nad powierzchnią ocynkowanej blachy stalowej i biegnące równolegle do linii przejścia lutospoiny w materiał rodzimy, rysunek 3b) i 3c). Ponadto, odnotowano pęknięcie pomiędzy blachą ocynkowaną, a lutospoiną przedstawione na rysunku 3e). W blasze stalowej poniżej powłoki cynku zaobserwowano wąską SWC o strukturze powiększonych ziaren ferrytu z bainitem. Na rysunku 3d) przedstawiono nie- zidentyfikowane wtrącenia iglaste wnikające w lutospoinę. W złączu wykonanym z użyciem proszku aluminium i topnika lutowniczego EutecTor Flux 190 zaobserwowano nieregularny kształt przekroju poprzecznego lutospoiny po- zbawiony pęknięć, rysunek 4a). Linia przejścia między luto- spoiną i blachą aluminiową charakteryzowała się dużą regu- larnością, praktycznie bez nadtopienie krawędzi materiału rodzimego, rysunek 4b). Prawa strona rysunek 4b) ukazuje strukturę z dendrytycznymi wydzieleniami roztworu stałego aluminium α na tle drobnoziarnistej eutektyki, natomiast 47PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA       Vol. 88 5/2016   a)   b)   c)   d)   e) Rys. 4. Widok makrostruktury i mikrostruktury próbki pobranej ze złą- cza zakładkowego aluminium gatunku 1050A - ocynkowana stal nie- stopowa gatunku DC04 lutospawanego laserowo z zastosowaniem proszku aluminium gatunku 1070A i topnika lutowniczego EutecTor Flux 190 (aluminium u góry, stal u dołu): a) makrostruktura złącza; b) mikrostruktura obszaru styku lutospoiny z aluminium; c), d), e) mikro- struktura obszarów styku lutospoiny z ocynkowaną stalą niestopową Fig. 4. Macro and microstructure of the lap joint of aluminum plate grade 1050A (upper plate) and galvanized low-carbon sheet steel gra- de DC04 (bottom plat) produced by laser braze welding using alumi- num powder 1070A as filler metal and brazing flux EutecTor Flux 190; a) macrostructure of the joint; b) micrograph taken from the contact area of the brazed seam to the aluminium sheet; c),d),e) micrographs taken from the contact area of the brazed seam to the galvanized steel sheet po lewej stronie zaobserwować można materiał rodzimy bę- dący roztworem stałym aluminium α z pewną ilością perytek- tyk. Rysunek 4c) przedstawia podłużne, iglaste wtrącenia, których na poziomie zdjęć mikrostruktury złącza nie ziden- tyfikowano. W lutospoinie widoczne były również podłużne wtrącenia, jakby oderwane z powierzchni blachy ocynkowa- nej, rysunek 4d) i rysunek 4e). Zauważono również, że przy granicy międzyfazowej stal ocynkowana - materiał lutospo- iny, powłoka cynku w pewnym stopniu rozpuszcza się w cie- kłym stopiwie bez nadtopienia stalowego podłoża. Złącze wykonane przy współudziale topnika lutownicze- go Alu Flux 21 posiadało wszystkie charakterystyczne zmia- ny w strukturze występujące w wyżej omawianych połącze- niach, rysunek 5. Jednakże, ilość pęknięć występujących w lutospoinie, przy powierzchni ocynkowanej blachy stalo- wej była znacznie większa. Brak bardziej szczegółowej identyfikacji występujących w lutospoinie niezgodności, spowodował konieczność prze- prowadzenia dokładniejszych badań powstałych wtrąceń oraz charakteru pęknięć z zastosowaniem skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM). Na obrazie SEM próbki pobranej ze złącza zakładkowe- go wykonanego z użyciem proszku aluminium i topnika lutowniczego EutecTor Flux 190, rysunek 6, przedstawiono obszar zewnętrznego naroża lutospoiny znajdujący się przy powierzchni ocynkowanej blachy stalowej. W analizowanym obszarze lutospoiny obok aluminium stwierdzono także wy- soką zawartość cynku ok. 21 % oraz podwyższone stężenie żelaza ok. 12%. Powodem obecności metali w aluminiowej osnowie lutospoiny było stopienie powłoki cynkowej i czę- ściowe nadtopienie materiału rodzimego.   a)   b)   c)   b)   c) Rys.  5.  Widok makrostruktury i mikrostruktury próbki pobranej ze złącza zakładkowego aluminium gatunku 1050A - ocynkowana stal niestopowa gatunku DC04 lutospawanego laserowo z zastoso- waniem proszku aluminium gatunku 1070A i topnika lutowniczego Alu Flux 21 (aluminium u góry, stal u dołu): a) makrostruktura złą- cza; b) mikrostruktura obszaru styku lutospoiny z ocynkowaną sta- lą niestopową i aluminium; c), d), e) mikrostruktura obszarów styku lutospoiny z ocynkowaną stalą niestopową Fig. 5. Macro and microstructure of the lap joint of aluminum plate grade 1050A (upper plate) and galvanized low-carbon sheet steel grade DC04 (bottom plat) produced by laser braze welding using aluminum powder 1070A as filler metal and brazing flux Alu Flux 21; a) macrostructure of the joint; b) micrograph taken from the contact area of the brazed seam between the galvanized steel and alumi- nium sheet; c),d),e) micrographs taken from the contact area of the brazed seam to the galvanized steel sheet Rys. 6. Obraz SEM złącza zakładkowego aluminium gatunku 1050A - ocynkowana stal niestopowa gatunku DC04 lutospawanego lasero- wo proszkiem aluminiowym gatunku 1070A z użyciem topnika lutow- niczego EutecTor Flux 190 (pow. 850x) oraz mikroanaliza składu che- micznego w obszarze pomiaru znajdującym się w lutospoinie przy powierzchni blachy stalowej Fig. 6. SEM image of the lap joint of aluminum plate grade 1050A and galvanized low-carbon sheet steel grade DC04 produced by laser braze welding using aluminum powder 1070A as filler metal and brazing flux EutecTor Flux 190 (magnification 850x) and EDS microanalysis taken form region in the brazed seam adjacent to the galvanized steel sheet Rysunki 7÷8 przedstawiają obszar lutospoiny z podłuż- nymi wtrąceniami usytuowanymi nad powierzchnią blachy stalowej, rysunek 4 d) i e). We wszystkich analizowanych punktach stwierdzono obecność żelaza mieszczącą się w przedziale od 35% do 43%. Obraz SEM przedstawiony na rysunek 9 ukazuje obszar przejścia lutospoiny w materiał rodzimy - blachę aluminiową gatunku 1050A. Stanowił on 48 PRZEGLĄD  SPAWALNICTWA       Vol. 88 5/2016 w ok. 88% roztwór stały aluminium α, oraz pochodzące z nadtopionej ocynkowanej blachy stalowej, rozpuszczone Rys. 7. Obraz SEM złącza zakładkowego aluminium gatunku 1050A - ocynkowana stal niestopowa gatunku DC04 lutospawanego lase- rowo proszkiem aluminiowym gatunku 1070A z użyciem topnika lutowniczego EutecTor Flux 190 (pow. 1000x) oraz mikroanaliza składu chemicznego w punkcie pomiaru położonym na wtrąceniu znajdującym się w lutospoinie Fig. 7. SEM image of the lap joint of aluminum plate grade 1050A and galvanized low-carbon sheet steel grade DC04 produced by la- ser braze welding using aluminum powder 1070A as filler metal and brazing flux EutecTor Flux 190 (magnification 1000x) and EDS point analysis taken form a precipitation in the brazed seam w nim żelazo, magnez i cynk o zawartości wynoszącej odpo- wiednio 6%, 4% i 2% Rys. 8. Obraz SEM złącza zakładkowego aluminium gatunku 1050A - ocynkowana stal niestopowa gatunku DC04 lutospawanego lase- rowo proszkiem aluminiowym gatunku 1070A z użyciem topnika lutowniczego EutecTor Flux 190 (pow. 5000x) oraz mikroanaliza składu chemicznego w punkcie pomiaru położonym na wtrąceniu znajdującym się w lutospoinie Fig. 8. SEM image of the lap joint of aluminum plate grade 1050A and galvanized low-carbon sheet steel grade DC04 produced by la- ser braze welding using aluminum powder 1070A as filler metal and brazing flux EutecTor Flux 190 (magnification 5000x) and EDS point analysis taken form a precipitation in the brazed seam Rys. 9. Obraz SEM złącza zakładkowego aluminium gatunku 1050A - ocynkowana stal niestopowa gatunku DC04 lutospawanego lase- rowo proszkiem aluminiowym gatunku 1070A z użyciem topnika lu- towniczego EutecTor Flux 190 (pow. 5000 x) oraz mikroanaliza skła- du chemicznego w obszarze pomiaru znajdującym się w lutospoinie przy powierzchni blachy aluminiowej Fig. 9. SEM image of the lap joint of aluminum plate grade 1050A and galvanized low-carbon sheet steel grade DC04 produced by laser braze welding using aluminum powder 1070A as filler metal and brazing flux EutecTor Flux 190 (magnification 5000x) and EDS microanalysis taken form region in the brazed seam adjacent to the aluminium sheet Literatura [1] Gawrysiuk W.: Technologia lutospawania łukowego. Zalecenia technolo- giczne i przemysłowe przykłady zastosowania, Biuletyn Instytutu Spa- walnictwa 3 (2005) 35-40. [2] Różański M., Gawrysiuk W.: Lutospawanie MIG/MAG blach ocynkowa- nych i przykłady trudno spawalnych układów materiałowych, Przegląd Spawalnictwa 9 (2007) 7-12. [3] Gawrysiuk W., Pfeifer T., Winiowski A.: Charakterystyka Technologii luto- spawania łukowego MIG/MAG, Przegląd Spawalnictwa 2-3 (2005) 17-20. [4] Białucki P., Ambroziak A., Derlukiewicz W., Lange A., Bednarek T.: Wpływ lutospawania łukowego na właściwości złączy stali ocynkowanej ognio- wo, Przegląd Spawalnictwa 9 (2013) 20-28. Podsumowanie Technologia lutospawania laserem diodowym dużej mocy materiałów różnoimiennych, w postaci cienkich blach wyko- nanych z aluminium gatunku 1050A i ocynkowanej stali niestopowej gatunku DC04 ułożonych na zakładkę, z użyciem spoiwa w postaci proszku aluminium gatunku 1070A charakteryzuje się dużą stabilnością przebiegu procesu i zapewnia formowa- nie lutospoin poprawnych pod względem kształtu i wymiarów. Wiązka promieniowania laserowego absorbowana przez stal niestopową nie powoduje uszkodzenia cynkowej powłoki ochronnej, w stopniu wpływającym na pogorszenie jej zabezpie- czenia antykorozyjnego. Na podstawie badań wizualnych złączy nie jest możliwe zidentyfikowanie istotnych niezgodności spa- walniczych. Jednakże, lutospoiny aluminiowe nie są wolne od niezgodności wewnętrznych w postaci wtrąceń i pęknięć. Pęknięcia w lutospoinach mają charakter pęknięć kruchych spowodowanych występowaniem kruchej fazy międzymetalicznej. Żelazo w zni- komych ilościach rozpuszcza się w aluminium, dlatego tworzy, występujące w postaci wolnej, kruche fazy międzymetaliczne np. Fe3-Al lub Fe-Al, które wpływające na pogorszenie własności plastycznych lutospoiny. Rozpuszczalność cynku w roztworze stałym aluminium α jest również niewielka, z tego względu należy przypuszczać, że większa jego ilość przechodzi do roztworu w postaci wtrąceń tlenkowych np. ZnO, Al2O4Zn czy Fe2O4Zn. Wykonanie złącza zakładkowego o akceptowalnym poziomie jakości w techno- logii lutospawania laserowego z materiałem dodatkowym w postaci proszku aluminium jest trudne i wymaga sterowania ilością ciepła wprowadzanego do złącza, w sposób nie powodujący nadtopienia blachy stalowej. [5] Matusiak J., Czworonóg B., Pfeifer T.: Spawanie i lutospawanie niskoenerge- tycznymi metodami MIG/MAG przeznaczonymi do łączenia materiałów i ele- mentów wrażliwych na ciepło, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa 6 (2007) 41-46. [6] Ogura T., Saito Y., Ueda K., Hirose A.: Evaluation of interfacial microstruc- tures in dissimilar joints of aluminum alloys to steel using nanoindenta- tion technique, Journal of Physics: Conference Series 165 (2009) 012016, doi:10.1088/1742-6596/165/1/012016. [7] De Dompablo M.: Nowe rozwiązania w technologii spawania ColdArc i forceArc, Przegląd Spawalnictwa 7-8 (2009) 12-17. [8] Różański M.: Nowoczesne metody lutospawania, Przegląd Spawalnictwa 9 (2010) 24-28.