01
Popieriaus akcentai
Itin-didelės-galios lazeriai leidžia vienu-eiliu suvirinti storus-profilius, o tai suteikia tokių pranašumų kaip didelis efektyvumas ir maža kaina; tačiau atsiradę kauburėlių defektai trukdo juos praktiškai pritaikyti. Šiame tyrime siūlomas metodas, kaip sumažinti iškilimų defektus, pagrįstą sandūrinių -jungčių sąsajų paviršiaus tekstūra, sėkmingai pasiekiant kokybišką 20 mm storio nerūdijančio plieno suvirinimą viena eiga. Buvo sukurtas skaičiavimo skysčių dinamikos (CFD) modelis, apimantis paviršiaus mikrostruktūros ypatybes, o jo modeliavimo rezultatai parodė gerą suderinamumą su eksperimentiniais duomenimis. Paviršiaus tekstūravimas turi du pirminius tiesioginius efektus: skatina išsilydusio baseino išsiplėtimą ir pagerina lazerio energijos absorbciją, taip palengvindama rakto skylutės perėjimą iš neprasiskverbiančios į skvarbią būseną. Išlydytas metalas šalia rakto skylučių sienelių pasižymi didesniu tangentiniu greičiu, tuo pačiu slopindamas lydalo srautą žemyn; be to, nesant mažo -greičio zonos išlydyto baseino apačioje, paviršiaus{14}}įtampa-varoma atgal-šoninio lydalo susitraukimo, todėl slopinamas kauburėlių defektų susidarymas. Gautos suvirinimo siūlės pasižymi smulkesniais grūdeliais ir didesne mažo-kampo grūdelių ribomis, pasižyminčios puikiu tempimo stipriu ir pailgėjimu. Suvirinimo mikrostruktūros pokyčiai atsiranda dėl intensyvesnių šiluminių ciklų, kuriuos patiria išlydytas baseinas, o mechaninių savybių pagerėjimas pirmiausia siejamas su patobulinta suvirinimo formavimo kokybe. Šis metodas nereikalauja papildomos pagalbinės įrangos suvirinimo proceso metu. Tai labai perspektyvus sprendimas pramoniniam itin -didelės-galios{22}}suvirinimo lazeriniu būdu-gamyboje storų -profilių komponentų gamyboje.
02
**Visa teksto apžvalga**
Iššūkių, susijusių su ultra-didelės-galios-suvirinimu lazeriu vienkartiniu storų plokščių-suvirinimu, -ypač jo jautrumas „dūžiams“ nepaisant didelio efektyvumo ir mažos kainos ir esamų slopinimo metodų priklausomybė nuo papildomos pagalbinės įrangos-}šiam paviršiaus struktūrizavimo metodui{5. sandūriniai-sujungimo skerspjūviai-, kaip eksperimentinę medžiagą naudojant 20 mm storio 316L austenitinį nerūdijantį plieną. Paviršiaus mikro-struktūros su įvairiais parametrais buvo pagamintos naudojant impulsinį lazerinį tinklelio nuskaitymą (nestruktūrizuotai kontrolinei grupei pažymėtos kaip P-0, kur visi parametrai buvo nustatyti į nulį; o P-1–P-4 mikro{25}}nuskaitymo pločio 1 mm struktūroje. skiriasi lazerio galia ir impulsų dažniu). Be to, buvo sukurtas CFD modelis, apimantis paviršiaus mikro -struktūros ypatybes, o tyrimas atliktas naudojant platų metodų rinkinį, įskaitant lazerinę konfokalinę mikroskopiją, elektronų atgalinės sklaidos difrakciją (EBSD), tempimo bandymą ir didelės spartos vaizdavimą. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad parametrų grupė P-2 (lazerio galia: 90 W; impulsų dažnis: 100 Hz) efektyviai slopina suvirinimo defektus ir taip užtikrina aukštos-kokybės vienkartinį suvirinimą. Pagrindinis mechanizmas apima paviršiaus mikro{37}}struktūrizavimą, skatinantį lydalo baseino išsiplėtimą ir lazerio energijos sugertį, taip palengvinant rakto skylutės perėjimą iš neprasiskverbiančios į skvarbią būseną. Dėl šio perėjimo padidėja išlydyto metalo tangentinis greitis šalia rakto skylučių sienelių, sulėtėja lydalo srautas žemyn ir pašalinamos mažo greičio zonos lydalo baseino apačioje. Tuo pačiu metu suvirinimo siūlės mikrostruktūra pasižymi grūdėtumo rafinuotumu ir mažesne mažo kampo -kampo grūdelių ribų dalimi; todėl tempiamasis stipris ir pailgėjimas pasiekia atitinkamai 96% ir 65% netauriųjų metalų verčių. Šis metodas nereikalauja papildomos pagalbinės įrangos, pasižymi dideliu lankstumu ir universalumu, ir yra perspektyvus sprendimas pramoniniam itin didelės galios storų plokščių suvirinimo lazeriu. Tačiau tyrime taip pat pripažįstami tam tikri apribojimai, pvz., reikalavimas atlikti papildomą apdorojimo etapą ir aiškiai apibrėžtos konkrečių medžiagų ir optimalaus paviršiaus šiurkštumo sąsajos nebuvimas, o tai rodo, kad ateityje reikia atlikti tolesnius tyrimus ir tobulinti.
03
Vizualinė analizė
1 paveiksle parodyta, kad mėginio P-0 (a, f) paviršiuje nėra jokių mikrostruktūrų, jis atrodo visiškai lygus ir plokščias. Pavyzdys P-1 (b, g)-apdorotas naudojant mažą galią ir didelį nuskaitymo greitį (45 W, 150 Hz)-yra laipsniškas, žuvies-mastelis-kaip lydalo telkiniai (Ra=6.23 μm). Pavyzdys P-2 (c, h)-apdorotas esant 90 W ir 100 Hz Pavyzdžiai P-3 (d, i) ir P-4 (e, j), apdoroti didesniu galios lygiu (120 W), rodo Ra vertes, siekiančias atitinkamai 20,48 μm ir 26,43 μm, būdingas gilių griovelių ir purslų dalelių buvimas. Šie rezultatai rodo, kad P-2 grupės mikrostruktūros turi vidutinį šiurkštumą; ši konfigūracija efektyviai užtikrina lazerio energijos sugėrimą, tuo pačiu išvengiant per didelių tarpų, taip padedant tvirtą pagrindą kauburėlių defektų slopinimui. Priešingai, mėginys P-0, kuriam nebuvo atliktas paviršiaus struktūrizavimo apdorojimas, negali pasiekti šio teigiamo poveikio.
04
Santrauka
Šiame tyrime siūlomas paviršiaus mikro-struktūrizavimo metodas užpakalinėms jungtims, sėkmingai pašalinantis „kuprotų“ defektus per vieną-praėjimą, itin didelės galios-20 mm storio 316L nerūdijančio plieno suvirinimo lazeriu. Šis metodas leidžia gaminti aukštos-kokybės jungtis be papildomos pagalbinės įrangos. Taikant šį metodą naudojamas impulsinis lazeris, kad būtų sukurtos vidutinio šiurkštumo mikrostruktūros ant jungties paviršiaus (su užpakalio tarpas svyruoja nuo 1/15 iki 2/15 lazerio dėmės skersmens). Viena vertus, tai skatina suvirinimo baseino išsiplėtimą ir pagerina lazerio energijos absorbciją, taip palengvinant rakto skylės perėjimą iš uždaros būsenos į stabilią, visiškai prasiskverbią būseną. Kita vertus, išnaudodamas Marangoni efektą, jis padidina išlydyto metalo tangentinį greitį šalia rakto skylučių sienelių, taip slopindamas lydalo srautą žemyn ir pašalindamas mažo greičio zonas suvirinimo baseino apačioje, iš esmės sumažindamas lydalo kaupimąsi prie pagrindo. Be to, dėl paviršiaus mikro{18}}struktūrizavimo suvirinimo siūlė pasiekia aukštesnę aukščiausią temperatūrą ir ilgesnį išlikimo laiką esant aukštesnei temperatūrai, todėl grūdeliai tobulėja. Galiausiai tai pagerina mechanines savybes, o jungties atsparumas tempimui ir pailgėjimas pasiekia atitinkamai 96% ir 65% netauriųjų metalų verčių. Palyginti su tradiciniais metodais,-pvz., vakuuminiais-arba elektromagnetiniais metodais-, šis metodas pasižymi išskirtiniu lankstumu ir plačiu pritaikomumu; teoriškai tinka ilgų siūlių ir lenktų paviršių sujungimui įvairiose medžiagose. Tačiau išlieka tam tikrų apribojimų, įskaitant reikalavimą atlikti papildomus apdorojimo etapus ir aiškiai apibrėžtų koreliacijų tarp konkrečių medžiagų ir jų optimalių paviršiaus šiurkštumo parametrų nebuvimą; todėl būsimi tyrimai turėtų būti skirti tolesniam mikro-struktūrizavimo proceso efektyvumo optimizavimui.
