Įvadas
Plačiai paplitęs aliuminio lydinių suvirinimo lazeriu taikymas pramoninėje gamyboje davė didelę naudą tvariam vystymuisi ir socialinei bei ekonominei pažangai, nes kartu padidina suvirinimo stiprumą ir sumažina energijos sąnaudas. Nepaisant daug žadančių šių lydinių perspektyvų, dabartiniai tyrimai, susiję su energijos suvartojimo mažinimu lazerinio suvirinimo procesų metu, išlieka riboti. Šiuo tyrimu pasiekiami du tikslai – padidinti jungties stiprumą ir sumažinti energijos suvartojimą, į 2A12 aliuminio lydinį įtraukiant nedidelius anglies nanovamzdelių kiekius. Tyrime apibrėžiamas „suvirinimo efektyvumas“, nustatomas aliuminio lydinių suvirinimo lazeriu energijos suvartojimo modelis ir atliekama lyginamoji lazerinio suvirinimo proceso su anglies nanovamzdelių priedu ir standartinio lazerinio suvirinimo proceso analizė. Rezultatai rodo, kad pridėjus anglies nanovamzdelių pėdsakus energijos suvartojimas sumažėja daugiau nei 33%, o jungties stiprumas padidėja 101 MPa. Be to, palyginti su kitais esamoje literatūroje aprašytais aliuminio lydinių suvirinimo lazeriu procesais, šis metodas turi didelių energijos taupymo{9} pranašumų. Šie našumo patobulinimai siejami su tuo, kad anglies nanovamzdelių pėdsakai padidina aliuminio lydinio lazerio sugerties greitį, o jungtyje likę nanovamzdeliai veikia kaip sutvirtinanti terpė. Šiame tyrime pateikiamos naujos įžvalgos ir metodikos, kaip pasiekti, kad aliuminio lydinių suvirinimas būtų mažas{12}}išskiriant anglies, aukštos{13}}kokybės.
Šis tyrimas žymiai padidino aliuminio lydinio suvirinimo lazeriu energijos vartojimo efektyvumą ir sumažino suvirinimo energijos sąnaudas, pridėjus anglies nanovamzdelių pėdsakus. Pirma, buvo atlikta standartinio suvirinimo lazeriu proceso ir suvirinimo lazeriu proceso, kuriame naudojami anglies nanovamzdeliai, lyginamoji analizė, pagrįsta nustatytais energijos suvartojimo ir suvirinimo efektyvumo modeliais. Antra, LC-3 procesas buvo lyginamas su lazerio energijos suvartojimo duomenimis, pateiktais atitinkamoje literatūroje. Tuo pačiu metu mechaninės savybės-svarbiausias suvirinimo kokybės rodiklis-buvo įtrauktos į kiekvienos jungties vertinimo sistemą. Galiausiai buvo išaiškinta vidinė koreliacija tarp LC-3 proceso energijos taupymo galimybių ir geresnių suvirintų jungčių veikimo. Pagrindinės išvados apibendrinamos taip:
Palyginti su standartiniu lazeriniu suvirinimo procesu, suvirinimo lazeriu procesas, kuriame yra nedidelis kiekis anglies nanovamzdelių (LC-3), parodė 33 % didesnį suvirinimo efektyvumą ir sutaupė maždaug 33 % energijos. Be to, LC-3 procesas turėjo didelių pranašumų mažinant medžiagų sąnaudas.
Palyginti su esamais procesais, LC-3 procesas pasiekė aukščiausią suvirinimo efektyvumą – 60 mm²/s·kW. Lygiaverčio storio aliuminio lydiniams LC-3 procesas taip pat parodė mažiausias lazerio energijos sąnaudas.
Puikios energijos{0}}taupymo ir didelio{1}}efektyvumo LC-3 proceso savybės pirmiausia kyla dėl unikalių anglies nanovamzdelių šviesos sugerties savybių. Užpildydami suvirinimo siūlę, šie nanovamzdeliai žymiai padidino aliuminio lydinio lazerio energijos sugerties greitį ir taip sumažino lazerio energijos nuostolius pradiniuose suvirinimo proceso etapuose.
