Study Experimental and Numerical Simulations of the Micro-hardness Tests in AL-FE alloy in Different Laser Beam Scanning
Fecha
2019-11-29
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Editor
Universidad EAFIT
Resumen
In the Al–2.0 wt.%Fe alloy the laser surface remelting (LSR) treatment was executed to investigate the treated and untreated layers areas, at different laser beam scanning, among them, 80, 100 and 120 mm/s, to respect, was presented and discussed about microstructural characteristics using the FEG and EDS techniques, and numerical experiments of pyramidal indentations of the LSR-treated systems were conducted using the FEM method. In the sample-treated cross-sectional area, the microstructure presented a columnar growth characteristic, a lot of nano-porosities and large size of the molten pool geometry in low laser beam scanning, however, in high laser beam scanning, the microstructure consisted of a cellular arrangement or fine-grained microstructure, the nano-porosities concentration and the molten pool geometry are slightly decreased. Besides, the micro-hardness in the LSR-treated area increased slightly as a function of increase of the laser beam scanning, but, the micro-hardness was much higher than the untreated sample. Meanwhile, modeling of indentation on COMSOL of the LSR-treatment by finite element method of the micro-hardness was successfully calculated. Therefore, a good agreement was found between experimental and simulated data.
En la aleación de Al-2,0 % Fe se realizó el tratamiento de refundición superficial con láser (RSL) para investigar las muestras con capas tratadas y no tratadas con diferentes velocidades de barrido con rayos láser, entre ellas, 80, 100 y 120 mm/s, respectivamente. En este artículo se presentaron y discutieron las características microestructurales utilizando las técnicas FEG y EDS. Además se llevaron a cabo experimentos y de simulación numérica por MEF de las indentaciones piramidales de la superficie tratados y no tratados con LSR. En la sección transversal de la muestra tratada con barrido lento de rayos láser y, específicamente en la geometría de la piscina fundida, la microestructura presentaba características de crecimiento columnar y también muestra muchas nanoporosidades. Sin embargo, con barrido de rayo láser alto, la microestructura muestra una disposición celular con grano fino, no obstante, la concentración de nanoporosidades y el tamaño de la geometría de la piscina fundida se redujeron ligeramente. Además, las medidas de la microdureza en la zona tratada con RSL aumentó ligeramente en función del aumento de la velocidad del rayo láser, pero la microdureza fue mucho mayor que en la muestra no tratada. También, se calculó con éxito el modelaje de la indentación de la microdureza con el software COMSOL de la muestra tratada por RSL y no tratada por el método de elementos finitos. Por lo tanto, se encontró un buen acuerdo entre los datos experimentales y los simulados.
En la aleación de Al-2,0 % Fe se realizó el tratamiento de refundición superficial con láser (RSL) para investigar las muestras con capas tratadas y no tratadas con diferentes velocidades de barrido con rayos láser, entre ellas, 80, 100 y 120 mm/s, respectivamente. En este artículo se presentaron y discutieron las características microestructurales utilizando las técnicas FEG y EDS. Además se llevaron a cabo experimentos y de simulación numérica por MEF de las indentaciones piramidales de la superficie tratados y no tratados con LSR. En la sección transversal de la muestra tratada con barrido lento de rayos láser y, específicamente en la geometría de la piscina fundida, la microestructura presentaba características de crecimiento columnar y también muestra muchas nanoporosidades. Sin embargo, con barrido de rayo láser alto, la microestructura muestra una disposición celular con grano fino, no obstante, la concentración de nanoporosidades y el tamaño de la geometría de la piscina fundida se redujeron ligeramente. Además, las medidas de la microdureza en la zona tratada con RSL aumentó ligeramente en función del aumento de la velocidad del rayo láser, pero la microdureza fue mucho mayor que en la muestra no tratada. También, se calculó con éxito el modelaje de la indentación de la microdureza con el software COMSOL de la muestra tratada por RSL y no tratada por el método de elementos finitos. Por lo tanto, se encontró un buen acuerdo entre los datos experimentales y los simulados.