Interface Morphology Description and Quantification of Al–Cu Magnetic Pulse Welding Joints Using X-Ray Micro-computed Tomography
Description et quantification de la morphologie de l'interface de soudures Aluminium-Cuivre (Al-Cu) produites par Soudage par Impulsion Magnétique (MPW) par l'utilisation de micro-tomographie à rayons X
Résumé
Magnetic pulse welding (MPW) is a relatively new welding technique that has been gaining increasing attention from various industries. MPW allows for the welding of dissimilar materials, such as aluminum and copper, but with specific features at the interface. This study proposes the use of an original approach based on X-ray micro-computed tomography (XCT) to probe and analyze the surface interface between two dissimilar welded components. This method does not require the use of a peeling test to reveal the interface welding. X-ray microcomputed tomography enables a global analysis of the interface and highlights specific features of MPW, such as vortexes and waves, from a new perspective involving metrics. Two vortex morphologies were observed at the interface and were described as standard or broken vortexes. They were classified based on their morphologies, sizes, and densities. Waves and vortexes were found to be inhomogeneous along the length and width of the welding direction at the interface, with sizes that could triple depending on the localization. The surfaces at the interface were numerically extracted and evaluated using roughness parameters. These values represent an increase in the average contact surface area of more than 26% between the two welded components. Vortex features obtained from the XCT analysis were similar to those observed on cross-sectional optical or electronic images, but containing lateral information (creation and collapsing) that are not available with standard cross-sectional images. These results demonstrate the material interlocking at the interface between the materials.
Le Soudage par Impulsion Magnétique (MPW - Magnetic Pulse Welding) est une technique relativement nouvelle de soudure qui a capté l'attention de différentes industries. MPW permet de réaliser des soudures de matériaux dissemblables tels que l'aluminium et le cuivre, tout en produisant des structures spécifiques à l'interface.
Cette étude propose une approche originale basée sur l'utilisation de micro-tomographie à rayons-X (XCT) pour sonder and analyser la surface à l'interface entre les deux composés dissimilaires. Cette méthode ne requiert pas l'utilisation de tests de pelage afin de révéler l'interface de soudure. La micro-tomographie permet de produire une analyse sur l'ensemble de l'interface et de révéler les spécificités des soudures MPW, tels que les vagues et les vortex, au travers de d'une nouvelle perspective et par l'utilisation d'indicateurs. Deux morphologies de vortex ont été observés à l'interface et ont été décrit comme des vortex standard ou discontinu. Ceux-ci ont été classés selon leurs morphologie, taille et densité. Il a été montré que les vagues et vortex sont répartis de façon non-homogène le long de la direction de soudure et également en latéral au niveau de l'interface, avec des dimensions qui peuvent tripler selon leur emplacement. Les surfaces situées à l'interface ont été numériquement extraites and évaluées par l'utilisation de paramètres de rugosité. Ces valeurs indiquent une augmentation de plus 26% en moyenne de la surface de contact entre les deux composants soudés. Les vortex obtenus par la micro-tomographie étaient semblables à ceux observés lors de découpes transversales en optique, mais ici ils contiennent des informations latérales (sur la création et leur disparition) qui ne sont pas disponibles via des coupes transversales standard en optique. Ceux résultats démontrent que l'imbrication des matériaux entre eux au niveau de l'interface.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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