01Wprowadzenie do artykułu
Stopy aluminium, ze względu na wysoki współczynnik odbicia i wysoką przewodność cieplną, mają tendencję do wytwarzania odprysków podczas tradycyjnego spawania laserowego ze względu na nadmierną gęstość energii i niestabilność dziurek od klucza, co wpływa na jakość spoiny i wydajność elementu. W tym badaniu badano mechanizm za pomocą eksperymentów (ustawianie różnych całkowitych mocy lasera, współczynników mocy rdzenia/pierścienia i prędkości spawania, obserwacja smug oparów i dynamiki rozprysków za pomocą-szybkiej kamery oraz analiza morfologii spoiny za pomocą ultra-głębi-mikroskopu-pola) oraz trójwymiarowej-przejściowej multifizyki połączonej z symulacjami numerycznymi. Pokazuje, że laser pierścieniowy wstępnie podgrzewa przednią krawędź stopionego jeziorka, zmniejszając wahania absorpcji lasera i stabilizując wyrzucanie smugi pary w celu tłumienia rozprysków. Dodatkowo ustalono model ilościowy łączący temperaturę podgrzewania z mocą całkowitą, stosunkiem mocy pierścienia i prędkością zgrzewania, sugerując, że temperatura podgrzewania powinna mieścić się w przedziale pomiędzy temperaturą topnienia i wrzenia materiału bazowego. W badaniu opracowano kryteria wyboru parametrów procesu-bezodpryskowego, a eksperymenty potwierdziły, że w tym zakresie parametrów rozpryski są znacznie zmniejszone, co dostarcza wskazówek teoretycznych i strategii zastosowań przemysłowych w zakresie-wysokiej jakości spawania laserowego stopów o wysokim współczynniku odbicia.
02Podsumowanie
Artykuł ten opiera się na metodzie łączącej eksperymenty i trójwymiarową,-wymiarową, nieustaloną multifizykę połączoną z symulacją numeryczną. Eksperyment dotyczył płyt ze stopu aluminium 6061, ustawiając sześć współczynników mocy rdzenia/pierścienia (10:0 do 0:10), trzy prędkości spawania (40 mm/s, 60 mm/s, 80 mm/s) i stałą całkowitą moc lasera (6000 W). Do obserwacji smug-par i rozprysków wykorzystano kamery-o dużej szybkości, mikroskopy o ultra-głębokości-pola-do analizy morfologii spoin oraz zaprojektowano eksperyment porównawczy ze stałą mocą centralną. W symulacji numerycznej wykorzystano model CFD do symulacji przepływu ciepła w jeziorku stopu, absorpcji lasera i innych procesów fizycznych. Eksperymenty wykazały, że im wyższy udział mocy lasera pierścieniowego, tym bardziej jednolita powierzchnia spoiny (różnica-od{19}}doliny zmniejszona z 1,40 mm do 0,41 mm), a częstotliwość odprysków spadła o 65%. Odkryto również, że laser pierścieniowy podgrzewa wstępnie przód jeziorka, zawęża zakres wahań absorpcji lasera i stabilizuje smugę pary, co tłumi rozpryski. Na koniec ustalono ilościowy model temperatury wstępnego podgrzewania i parametrów procesu, sugerując, że temperatura wstępnego podgrzewania powinna mieścić się pomiędzy temperaturą topnienia materiału podstawowego a temperaturą wrzenia. Wyprowadzono i zweryfikowano parametry procesu wolnego od odprysków, dostarczając teoretycznych wskazówek dotyczących spawania laserowego-bezodpryskowego stopów aluminium.
03 Analiza obrazu i tekstu
Rysunek 1 zawiera dwie podstawowe informacje: po pierwsze, Rysunek 1(a) przedstawia podstawową konfigurację sprzętową spawania laserowego z regulowanym pierścieniem-, w tym położenie i połączenia komponentów, takich jak programowalne urządzenie z laserem światłowodowym CFX-8000, robot, głowica do obróbki laserowej i-szybka kamera, wyjaśniając logikę operacyjną układu eksperymentalnego i zapewniając podstawę sprzętową do późniejszych ustawień parametrów eksperymentalnych oraz obserwacji rozprysków i smug oparów, zapewniając standaryzację operacji eksperymentalnych i zbieranie danych; po drugie, rysunek 1(b) wizualizuje kluczowe procesy fizyczne w spawaniu laserowym, takie jak zmiana fazy, absorpcja lasera i dynamika pary, konstruując fizyczne ramy interakcji między laserem a materiałami, zapewniając teoretyczne podstawy dla trójwymiarowych-przejściowych symulacji numerycznych sprzężonych z polem wielofizycznym i pomagając w zrozumieniu podstawowych mechanizmów powstawania odprysków.
04Wniosek
W pracy skupiono się na problematyce odprysków w regulowanym spawaniu laserowym pierścieniowym stopów aluminium. Dzięki eksperymentom (ustawianie różnych współczynników mocy rdzenia/pierścienia, prędkości spawania w połączeniu z obserwacjami przy użyciu-szybkich kamer i rozszerzonych-mikroskopów-polowych) oraz trójwymiarowej-multifizycznej symulacji numerycznej w połączeniu z symulacjami numerycznymi, mechanizm, dzięki któremu lasery pierścieniowe tłumią odpryski-poprzez wstępne podgrzewanie przedniej krawędzi stopionego jeziorka, zawężanie wahań absorpcji lasera i stabilizację pary pióropusz-został odsłonięty. Opracowano ilościowy model powiązania temperatury wstępnego podgrzewania z parametrami procesu, proponując, aby temperatura wstępnego podgrzewania znajdowała się pomiędzy temperaturą topnienia a temperaturą wrzenia materiału bazowego. Opracowano i zweryfikowano eksperymentalnie kryteria parametrów procesu braku{{9}rozprysków, co wyjaśniło zakres doboru parametrów w przypadku spawania stopów aluminium-bez odprysków. Może to pomóc branżom wykorzystującym lekkie komponenty aluminiowe, takim jak produkcja samochodów, rozwiązać typowe problemy związane z dużą ilością odprysków i niską jakością spoin w konwencjonalnym spawaniu laserowym, promując rozwój-wysokiej jakości i bardzo stabilnych zastosowań przemysłowych spawania laserowego stopów aluminium.
