01
Paperin kohokohdat
Ultra-suuritehoiset-laserit mahdollistavat paksujen-osien kertapäästöhitsauksen, mikä tarjoaa etuja, kuten korkean tehokkuuden ja alhaiset kustannukset. kuitenkin kohoumien esiintyminen estää niiden käytännön soveltamisen. Tässä tutkimuksessa ehdotetaan menetelmää kohoumavirheiden estämiseksi, joka perustuu pä-liitosliitospintojen pintakuviointiin, jolloin saavutetaan onnistuneesti-laadukas 20 mm paksun ruostumattoman teräksen yksipäästöhitsaus. Perustettiin pintamikrorakenteen piirteitä sisältävä Computational Fluid Dynamics (CFD) -malli, jonka simulaatiotulokset osoittivat hyvän yhteensopivuuden kokeellisen tiedon kanssa. Pintateksturoinnilla on kaksi ensisijaista suoraa vaikutusta: se edistää sulan altaan laajenemista ja tehostaa laserenergian absorptiota, mikä helpottaa avaimenreiän siirtymistä ei--läpäisevästä tilaan. Sula metalli avaimenreiän seinämien lähellä osoittaa suuremmat tangentiaaliset nopeudet samalla, kun se estää sulan virtauksen alaspäin; Lisäksi matalan{13}}nopeusvyöhykkeen puuttuminen sulan altaan pohjalta mahdollistaa pinta--jännityksen-takapuoleisen-sulan supistumisen, mikä estää kohoumien muodostumisen. Tuloksena saaduissa hitsisaumoissa on hienojakoisempia rakeita ja suurempi osuus matalakulmaisia{18}}raerajoja, joilla on erinomainen vetolujuus ja venymä. Muutokset hitsin mikrorakenteessa johtuvat sulan altaan kokemista intensiivisemmistä lämpösykleistä, kun taas mekaanisten ominaisuuksien parannukset johtuvat ensisijaisesti hitsin muodostumisen parantuneesta laadusta. Tämä menetelmä ei vaadi ylimääräisiä apulaitteita hitsausprosessin aikana, ja se tarjoaa erittäin lupaavan ratkaisun ultra-suuritehoisen-yksikierroslaserhitsauksen teolliseen-käyttöön paksujen -osien valmistuksessa.
02
**Koko tekstikatsaus**
Vastataan haasteisiin, jotka liittyvät ultra-suuritehoiseen-hitsaukseen paksujen levyjen yksivaiheiseen laserhitsaukseen-erityisesti sen herkkyyteen "huijausvirheille" huolimatta sen korkeasta tehokkuudesta ja alhaisista kustannuksista, sekä olemassa olevien vaimennusmenetelmien riippuvuudesta lisälaitteista-}tämä mikrotutkimusmenetelmä{5. päittäis-liitoksen poikkileikkaukset-, käyttämällä koemateriaalina 20 mm paksua 316L austeniittista ruostumatonta terästä. Pinta-mikro--rakenteet vaihtelevilla parametreilla valmistettiin pulssilaserruudukkoskannauksella (merkitty P-0:ksi ei--strukturoidulle kontrolliryhmälle, jossa kaikki parametrit asetettiin nollaan; ja P-1 - P-4 mikro-skannausrakenteen amm. eroavat lasertehon ja pulssitaajuuden osalta). Lisäksi luotiin pinnan mikro{26}}rakenteen piirteitä sisältävä CFD-malli, ja tutkimus suoritettiin käyttämällä laajaa valikoimaa tekniikoita, kuten laserkonfokaalimikroskopiaa, elektronien takaisinsirontadiffraktiota (EBSD), vetotestausta ja nopeaa{28}kuvausta. Kokeilutulokset osoittavat, että parametriryhmä P-2 (laserteho: 90 W; pulssitaajuus: 100 Hz) vaimentaa tehokkaasti nykäisyvirheitä ja saavuttaa näin korkealaatuisen-laadukkaan yksivaihehitsauksen. Taustalla oleva mekanismi sisältää pinnan mikro{37}}rakenteen, joka edistää sulaaltaan laajenemista ja laserenergian absorptiota, mikä helpottaa avaimenreiän siirtymistä ei--läpäisevästä tilaan tunkeutuvaan tilaan. Tämä siirtymä lisää sulan metallin tangentiaalista nopeutta lähellä avaimenreiän seiniä, estää sulan virtauksen alaspäin ja poistaa matalan nopeuden vyöhykkeet sulatusaltaan pohjalta. Samanaikaisesti hitsin mikrorakenteessa on rakeiden hienostuneisuutta ja pienempi -kulmakulman raereajoja; näin ollen vetolujuus ja venymä saavuttavat 96 % ja 65 % perusmetallin arvoista, vastaavasti. Tämä menetelmä ei vaadi ylimääräisiä apulaitteita, ja se tarjoaa suuren joustavuuden ja monipuolisuuden ja tarjoaa käyttökelpoisen ratkaisun paksujen levyjen ultrasuuritehoiseen laserhitsaukseen teolliseen käyttöön. Tutkimuksessa tunnustetaan kuitenkin myös tietyt rajoitukset - kuten vaatimus lisäkäsittelyvaiheesta ja selkeästi määritellyn korrelaation puute tiettyjen materiaalien ja optimaalisen pinnan karheuden välillä - mikä osoittaa lisätutkimuksen ja jalostuksen tarpeen tulevaisuudessa.
03
Visuaalinen analyysi
Kuva 1 havainnollistaa, että näytteen P-0 (a, f) pinnassa ei ole minkäänlaisia mikrorakenteita, vaan se näyttää täysin sileältä ja tasaiselta. Näyte P-1 (b, g)-käsitelty pienellä teholla ja suurella skannausnopeudella (45 W, 150 Hz)-on porrastettu, kala-mittakaava-kuin sulate (Ra=6.23 μm). Näyte P-2 (c, h)-käsitelty 90 W:lla ja 100 Hz:llä-näyttää jatkuvia, aaltoilu-kaltaisia uria (Ra=10.43 μm) ilman mukana tulevia roiskeita. Näytteet P-3 (d, i) ja P-4 (e, j) - käsitelty korkeammalla tehotasolla (120 W) - osoittavat Ra-arvot, jotka saavuttavat vastaavasti 20,48 μm ja 26,43 μm, ja niille on tunnusomaista syvien urien ja roiskehiukkasten läsnäolo. Nämä tulokset osoittavat, että P-2-ryhmän mikrorakenteilla on kohtalaista karheutta; tämä kokoonpano varmistaa tehokkaasti laserenergian absorption ja samalla välttää liiallisia aukkoja, mikä luo vankan perustan kohoavien vikojen estämiselle. Sitä vastoin näyte P-0, jolle ei ole tehty pintarakenteiden käsittelyä, ei pysty saavuttamaan tätä hyödyllistä vaikutusta.
04
Yhteenveto
Tässä tutkimuksessa ehdotetaan pinnan mikro{0}}rakentamismenetelmää päittäisliitoksille, jolla voidaan onnistuneesti poistaa "kyhmy" -virheet 20 mm paksun 316 litran ruostumattoman teräksen kertaheitolla, ultra-suuritehoisella-laserhitsauksella. Tämä lähestymistapa mahdollistaa korkealaatuisten-liitosten valmistuksen ilman lisälaitteiden tarvetta. Menetelmässä käytetään pulssilaseria valmistamaan nivelpinnalle kohtalaisen epätasaisia mikrorakenteita (jotka ovat 1/15 - 2/15 laserpisteen halkaisijasta). Toisaalta tämä edistää hitsausaltaan laajenemista ja tehostaa laserenergian absorptiota, mikä helpottaa avaimenreiän siirtymistä suljetusta tilasta vakaaseen, täysin läpäisevään tilaan. Toisaalta, hyödyntämällä Marangoni-ilmiötä, se lisää sulan metallin tangentiaalista nopeutta lähellä avaimenreiän seiniä, mikä estää sulan virtauksen alaspäin ja eliminoi hitsausaltaan pohjalta matalan nopeuden vyöhykkeet, mikä vähentää olennaisesti sulan kerääntymistä pohjaan. Lisäksi pinnan mikro{18}}strukturointi altistaa hitsisauman korkeammille huippulämpötiloille ja pidennetyille viipymäajoille korkeissa lämpötiloissa, mikä johtaa rakeiden hienostumiseen. Viime kädessä tämä johtaa parantuneisiin mekaanisiin ominaisuuksiin, jolloin liitoksen vetolujuus ja venymä saavuttavat 96 % ja 65 % perusmetallin arvoista. Verrattuna perinteisiin tekniikoihin-kuten tyhjiöavusteisiin-tai sähkömagneettisesti avustettuihin menetelmiin-tämä lähestymistapa tarjoaa erinomaisen joustavuuden ja laajan sovellettavuuden. teoriassa se soveltuu pitkien saumojen ja kaarevien pintojen liittämiseen eri materiaalipaksuuksilla. Tietyt rajoitukset ovat kuitenkin edelleen olemassa, mukaan lukien vaatimus lisäkäsittelyvaiheista ja selkeästi määriteltyjen korrelaatioiden puute tiettyjen materiaalien ja niiden optimaalisten pinnan karheusparametrien välillä; Tästä syystä tulevassa tutkimuksessa tulisi keskittyä mikro-strukturointiprosessin tehokkuuden optimointiin.
