01 Paperin esittely
Korkean heijastavuuden ja lämmönjohtavuuden vuoksi alumiiniseokset aiheuttavat roiskeita perinteisessä laserhitsauksessa liiallisen energiatiheyden ja epävakaiden avaimenreikien vuoksi, mikä vaikuttaa hitsin laatuun ja komponenttien suorituskykyyn. Tässä tutkimuksessa tutkitaan mekanismia kokein (erilaisten lasertehojen, ytimen/renkaan tehosuhteiden ja hitsausnopeuksien asettaminen, höyrysuihkujen ja roiskedynamiikan tarkkailu nopealla-kameralla ja hitsin morfologian analysointi ultra-syvyydellä{3}}läpiläpäisevällä-mikro-kolme{4}}läpimittauskentällä. monifysiikka kytketyt numeeriset simulaatiot. Se paljastaa, että rengasmainen laser esilämmittää sulan altaan etureunaa, mikä vähentää laserin absorption vaihteluita ja stabiloi höyrysuihkun poistumista roiskeiden estämiseksi. Lisäksi määritettiin kvantitatiivinen malli, joka yhdistää esilämmityslämpötilan kokonaistehoon, renkaan tehosuhteeseen ja hitsausnopeuteen, mikä viittaa siihen, että esilämmityslämpötilan tulisi olla perusmateriaalin sulamis- ja kiehumispisteiden välisellä alueella. Tutkimus johtaa kriteerit roiskeettomien prosessiparametrien valintaan, ja kokeet vahvistavat, että roiskeet vähenevät merkittävästi tällä parametrialueella, mikä tarjoaa teoreettisia ohjeita ja teollisia sovellusstrategioita erittäin heijastavien metalliseosten korkealaatuiseen laserhitsaukseen.
02 Yhteenveto
Tämä artikkeli perustuu menetelmään, jossa yhdistyvät kokeet ja kolmiulotteinen transientti monifysiikka kytketty numeerinen simulaatio. Kokeilu kohdistui 6061 alumiiniseoslevyyn, joissa asetettiin kuusi ydin/rengas tehosuhdetta (10:0 - 0:10), kolme hitsausnopeutta (40mm/s, 60mm/s, 80mm/s) ja kiinteä laserin kokonaisteho (6000W). Nopeita{12}}kameroita käytettiin höyrypilvien ja roiskeiden tarkkailuun, ultra-syvyys-kenttämikroskooppeja-hitsauksen morfologian analysoimiseen, ja vertailukoe suunniteltiin kiinteällä keskusteholla. Numeerisessa simulaatiossa käytettiin CFD-mallia sulaaltaan lämpövirran, laserin absorption ja muiden fysikaalisten prosessien simulointiin. Kokeissa havaittiin, että mitä suurempi rengaslasertehon osuus oli, sitä tasaisempi hitsin pinta (huippu{18}}--ero pieneni 1,40 mm:stä 0,41 mm:iin) ja roisketaajuus laski 65 %. Se paljasti myös, että rengaslaser esilämmittää sulatusaltaan etuosan, kaventaa laserin absorption vaihteluväliä ja stabiloi höyrysuihkua, mikä vaimentaa roiskeita. Lopuksi luotiin kvantitatiivinen malli esilämmityslämpötilasta ja prosessiparametreista, mikä ehdottaa, että esilämmityslämpötilan tulisi olla perusmateriaalin sulamispisteen ja kiehumispisteen välillä. Roiskevapaat prosessiparametrit johdettiin ja varmistettiin, ja ne tarjoavat teoreettisia ohjeita alumiiniseosten roiskevapaaseen laserhitsaukseen.
03 Kuva- ja tekstianalyysi
Kuva 1 sisältää kaksi ydintietoa: ensinnäkin kuva 1(a) esittää säädettävän rengas-muotoisen laserhitsauksen ydinlaitteiston kokoonpanon, mukaan lukien komponenttien, kuten ohjelmoitavan CFX-8000 kuitulaserlaitteen, robotin, laserkäsittelypään ja nopean{6}}nopeakameran, sijainnit ja liitännät, jotka tarjoavat myöhempien kokeellisten parametrien asetukset ja kokeellisen parametrilogiikan. ja roiske- ja höyrysuihkujen havaintoja, joilla varmistetaan kokeellisten toimintojen ja tiedonkeruun standardointi; toiseksi kuva 1(b) visualisoi laserhitsauksen tärkeimmät fysikaaliset prosessit, kuten vaiheenmuutos, laserin absorptio ja höyrydynamiikka, luo fyysisen kehyksen laserin ja materiaalien väliselle vuorovaikutukselle, tarjoaa teoreettisen perustan kolmiulotteisille ohimeneville monifysikaalisille kentille kytketyille numeerisille simuloinneille ja auttaa ymmärtämään taustalla olevaa mekanismia.
04 Johtopäätös
Tämä tutkimus keskittyy roiskeongelmaan alumiiniseosten säädettävässä rengasmaisessa laserhitsauksessa. Kokeiden avulla (erilaisten ytimen/renkaan tehosuhteiden, hitsausnopeuksien asettaminen, yhdistettynä havainnointiin nopealla-nopeuksilla kameroilla ja laajennetun syvyys--kenttämikroskoopin avulla) ja kolmiulotteisten transientti-monifysiikka-yhdistettyjen numeeristen simulaatioiden avulla, mekanismi, jolla rengasmaiset laserit tukahduttavat kapeaa altaan{{5}edureunaa. vaihtelut laserin absorptiossa ja höyrysuihkun stabilointi-paljastettiin. Esikuumennuslämpötilan prosessiparametreihin liittyvä kvantitatiivinen malli laadittiin ehdottaen, että esilämmityslämpötilan tulisi olla perusmateriaalin sulamispisteen ja kiehumispisteen välillä. Roiskeprosessiparametrikriteereitä ei johdettu ja varmennettu kokeellisesti, mikä selvensi alumiiniseosten roiskettoman{10}hitsauksen parametrien valintaa. Tämä voi ohjata kevyisiin alumiinikomponentteihin käyttäviä teollisuudenaloja, kuten autoteollisuutta, ratkaisemaan yleisiä ongelmia, jotka liittyvät korkeaan roiskeeseen ja huonoon hitsauslaatuun tavanomaisessa laserhitsauksessa, mikä edistää korkealaatuisten ja erittäin vakaiden alumiiniseoslaserhitsauksen teollisten sovellusten kehittämistä.
