Johdanto
Alumiiniseosten laserhitsauksen laaja käyttö teollisessa tuotannossa on tuonut merkittäviä etuja kestävän kehityksen ja sosioekonomisen kehityksen kannalta, sillä se parantaa samanaikaisesti hitsin lujuutta ja vähentää energiankulutusta. Huolimatta näiden metalliseosten lupaavista näkymistä, nykyinen tutkimus erityisesti energiankulutuksen vähentämisestä laserhitsausprosessien aikana on edelleen rajallista. Tällä tutkimuksella saavutetaan kaksi tavoitetta: lisätä nivelten lujuutta ja vähentää energiankulutusta sisällyttämällä pieniä määriä hiilinanoputkia 2A12-alumiiniseokseen. Tutkimus määrittelee "hitsauksen tehokkuuden", luo energiankulutusmallin alumiiniseosten laserhitsaukseen ja tekee vertailevan analyysin laserhitsausprosessin ja hiilinanoputkien lisäyksen ja tavallisen laserhitsausprosessin välillä. Tulokset osoittavat, että hiilen nanoputkien lisääminen vähentää energiankulutusta yli 33 % ja lisää liitoksen lujuutta 101 MPa. Lisäksi verrattuna muihin olemassa olevassa kirjallisuudessa raportoituihin alumiiniseosten laserhitsausmenetelmiin tällä tekniikalla on merkittäviä energiansäästöetuja. Nämä suorituskyvyn parannukset johtuvat siitä, että hiilinanoputket lisäävät alumiiniseoksen laserabsorptionopeutta, kun taas liitoksessa jäävät nanoputket toimivat vahvistavana väliaineena. Tämä tutkimus tarjoaa uusia oivalluksia ja menetelmiä vähähiiliseen ja korkealaatuiseen alumiiniseosten hitsaukseen{12}}.
Tämä tutkimus paransi merkittävästi alumiiniseoslaserhitsauksen energiatehokkuutta ja vähensi hitsausenergian kulutusta lisäämällä pieniä määriä hiilinanoputkia. Ensin suoritettiin vertailuanalyysi vakiolaserhitsausprosessin ja hiilinanoputkia sisältävän laserhitsausprosessin välillä perustuen vakiintuneisiin energiankulutus- ja hitsaustehokkuusmalleihin. Toiseksi LC-3-prosessia verrattiin asiaankuuluvassa kirjallisuudessa raportoituihin laserenergiankulutustietoihin. Samanaikaisesti mekaaniset ominaisuudet-hitsauksen laadun kriittinen mittari-otettiin huomioon kunkin liitoksen arviointikehyksessä. Lopulta selvitettiin luontainen korrelaatio LC-3-prosessin energiansäästökyvyn ja hitsausliitosten paremman suorituskyvyn välillä. Tärkeimmät havainnot on tiivistetty seuraavasti:
Tavalliseen laserhitsausprosessiin verrattuna hivenmääriä hiilinanoputkia (LC-3) sisältävä laserhitsausprosessi osoitti 33 %:n lisäyksen hitsaustehokkuudessa ja saavutti noin 33 %:n energiansäästön. Lisäksi LC-3-prosessilla oli merkittäviä etuja materiaalinkulutuksen vähentämisessä.
Nykyisiin prosesseihin verrattuna LC-3-prosessi saavutti korkeimman hitsaustehokkuuden saavuttaen 60 mm²/s·kW. Vastaavien paksuisten alumiiniseosten osalta LC-3-prosessi osoitti myös alhaisimman laserenergiankulutuksen.
LC-3-prosessin ylivoimaiset-energiansäästö- ja{1}}tehokkuusominaisuudet johtuvat ensisijaisesti hiilenhiilinanoputkien ainutlaatuisista valon absorptio-ominaisuuksista. Täyttämällä hitsisauman nämä nanoputket paransivat merkittävästi alumiiniseoksen laserenergian absorptionopeutta, mikä minimoi laserenergian häviön hitsausprosessin alkuvaiheissa.
