01 Popieriaus įvadas
Aliuminio lydiniai dėl didelio atspindžio ir didelio šilumos laidumo tradicinio suvirinimo lazeriu metu linkę skleisti purslų dėl per didelio energijos tankio ir nestabilių raktų skylių, o tai turi įtakos suvirinimo kokybei ir komponentų veikimui. Šiame tyrime mechanizmas tiriamas atliekant eksperimentus (nustatant skirtingą bendrą lazerio galią, šerdies/žiedo galios santykį ir suvirinimo greitį, stebint garų srautus ir purslų dinamiką naudojant didelės spartos kamerą ir analizuojant suvirinimo siūlės morfologiją, naudojant ultra-gylį{3}}per-trijų t daugiafizika susietas skaitmeninis modeliavimas. Atskleidžiama, kad žiedinis lazeris iš anksto įkaitina priekinį išlydyto baseino kraštą, sumažindamas lazerio sugerties svyravimus ir stabilizuodamas garų srauto išstūmimą, kad būtų slopinamas purslų kiekis. Be to, buvo sukurtas kiekybinis modelis, susiejantis pakaitinimo temperatūrą su visa galia, žiedo galios santykiu ir suvirinimo greičiu, o tai rodo, kad pakaitinimo temperatūra turi būti intervale tarp pagrindinės medžiagos lydymosi ir virimo taškų. Tyrime nustatyti kriterijai, pagal kuriuos pasirenkami proceso parametrai be purslų, o eksperimentai patvirtina, kad šiame parametrų diapazone purslų kiekis gerokai sumažėja, todėl pateikiamos teorinės gairės ir pramoninio pritaikymo strategijos, skirtos aukštos kokybės{10}labai atspindinčių lydinių suvirinimui lazeriu.
02 Santrauka
Šis straipsnis pagrįstas metodu, apjungiančiu eksperimentus ir trimatį pereinamąjį daugiafizikos skaitinį modeliavimą. Eksperimentas buvo skirtas 6061 aliuminio lydinio plokštėms, nustatant šešis šerdies/žiedo galios santykius (nuo 10:0 iki 0:10), tris suvirinimo greičius (40 mm/s, 60 mm/s, 80 mm/s) ir fiksuotą bendrą lazerio galią (6000 W). Didelės spartos kameros buvo naudojamos garų srautams ir purslams stebėti, ultra-gylio-lauko mikroskopai suvirinimo morfologijai analizuoti ir buvo sukurtas lyginamasis eksperimentas su fiksuota centrine galia. Skaitmeniniame modeliavime buvo naudojamas CFD modelis, siekiant imituoti lydalo baseino šilumos srautą, lazerio absorbciją ir kitus fizinius procesus. Eksperimentai parodė, kad kuo didesnė žiedinio lazerio galios dalis, tuo vienodesnis suvirinimo paviršius (smailės -slėnio skirtumas sumažėjo nuo 1,40 mm iki 0,41 mm) ir purslų dažnis sumažėjo 65 %. Taip pat paaiškėjo, kad žiedinis lazeris iš anksto pašildo lydalo baseino priekį, susiaurina lazerio sugerties svyravimo diapazoną ir stabilizuoja garų srautą, kuris slopina purslų susidarymą. Galiausiai buvo sukurtas kiekybinis pakaitinimo temperatūros ir proceso parametrų modelis, rodantis, kad pakaitinimo temperatūra turėtų būti tarp pagrindinės medžiagos lydymosi temperatūros ir virimo taško. Buvo gauti ir patikrinti proceso parametrai be purslų, pateikiant teorines aliuminio lydinių suvirinimo be purslų{27} gaires.
03 Vaizdo ir teksto analizė
1 paveiksle yra dvi pagrindinės informacijos dalys: pirma, 1(a) paveiksle parodyta reguliuojamo žiedinio -režimo lazerinio suvirinimo pagrindinė aparatinės įrangos konfigūracija, įskaitant komponentų, pvz., CFX-8000 programuojamo skaidulinio lazerinio įrenginio, roboto, lazerio apdorojimo galvutės ir didelės spartos kameros, padėties ir jungtis, patikslinant eksperimentinio pagrindo aparatinės įrangos nustatymus ir eksperimentinio pagrindo loginius parametrus. ir purslų bei garų srautų stebėjimus, užtikrinant eksperimentinių operacijų ir duomenų rinkimo standartizavimą; antra, 1(b) paveiksle vaizduojami pagrindiniai fiziniai lazerinio suvirinimo procesai, tokie kaip fazių kaita, lazerio sugertis ir garų dinamika, sukuriamas lazerio ir medžiagų sąveikos fizinis pagrindas, suteikiamas teorinis pagrindas trimačiams pereinamiems daugiafunkciams fiziniams laukams susietiems skaitiniams modeliavimui ir padeda suprasti pagrindinį sluoksnio susidarymo mechanizmą.
04 Išvada
Šiame tyrime pagrindinis dėmesys skiriamas purslų problemai reguliuojant žiedinį aliuminio lydinių suvirinimą lazeriu. Atliekant eksperimentus (skirtingų šerdies/žiedo galios santykio, suvirinimo greičio nustatymas, stebėjimas naudojant didelės spartos kameras ir išplėstinio gylio-lauko mikroskopus) ir trijų-matmenų pereinamojo daugiafizikos modeliavimo skaitiniai modeliai, mechanizmas, kuriuo žiediniai lazeriai slopina priekinį siaurą kraštą, iš anksto sušvelnina-. buvo atskleisti lazerio sugerties svyravimai ir garų srauto stabilizavimas{6}}. Sukurtas kiekybinis modelis, susiejantis pakaitinimo temperatūrą su proceso parametrais, siūlantis, kad pakaitinimo temperatūra būtų tarp pagrindinės medžiagos lydymosi temperatūros ir virimo temperatūros. Jokie -taškymosi proceso parametrų kriterijai nebuvo gauti ir eksperimentiškai patikrinti, paaiškinant aliuminio lydinių suvirinimo be purslų parametrų pasirinkimo diapazoną. Tai gali padėti pramonės šakoms, naudojančioms lengvus aliuminio komponentus, pvz., automobilių gamyboje, spręsti įprastas didelio purslų ir prastos suvirinimo kokybės problemas, susijusias su įprastiniu lazeriniu suvirinimu, skatinant aukštos{12}kokybės ir labai stabilių pramoninių aliuminio lydinių lazerinio suvirinimo pritaikymų kūrimą.
