Ievads
Plaša alumīnija sakausējumu lāzermetināšanas pielietošana rūpnieciskajā ražošanā ir devusi ievērojamus ieguvumus ilgtspējīgai attīstībai un sociālekonomiskajam progresam, jo vienlaikus uzlabo metināšanas stiprību un samazina enerģijas patēriņu. Neskatoties uz šo sakausējumu daudzsološajām perspektīvām, pašreizējie pētījumi, kas īpaši attiecas uz enerģijas patēriņa samazināšanu lāzermetināšanas procesos, joprojām ir ierobežoti. Šis pētījums sasniedz divus mērķus, proti, palielināt savienojumu izturību un samazināt enerģijas patēriņu, 2A12 alumīnija sakausējumā iekļaujot nelielu daudzumu oglekļa nanocauruļu. Pētījums definē "metināšanas efektivitāti", izveido enerģijas patēriņa modeli alumīnija sakausējumu lāzermetināšanai un veic salīdzinošu analīzi starp lāzera metināšanas procesu ar oglekļa nanocaurules pievienošanu un standarta lāzera metināšanas procesu. Rezultāti parāda, ka oglekļa nanocauruļu pievienošana samazina enerģijas patēriņu par vairāk nekā 33% un palielina savienojuma izturību par 101 MPa. Turklāt, salīdzinot ar citiem alumīnija sakausējumu lāzermetināšanas procesiem, kas aprakstīti esošajā literatūrā, šai metodei ir ievērojamas enerģijas taupīšanas priekšrocības. Šie veiktspējas uzlabojumi ir saistīti ar faktu, ka oglekļa nanocaurules palielina alumīnija sakausējuma lāzera absorbcijas ātrumu, bet savienojumā palikušās nanocaurules darbojas kā pastiprinoša vide. Šis pētījums piedāvā jaunus ieskatus un metodoloģijas, lai panāktu alumīnija sakausējumu metināšanu ar zemu-oglekļa saturu un kvalitatīvu{13}}.
Šis pētījums ievērojami uzlaboja alumīnija sakausējuma lāzermetināšanas energoefektivitāti un samazināja metināšanas enerģijas patēriņu, pievienojot nelielu daudzumu oglekļa nanocauruļu. Pirmkārt, tika veikta salīdzinoša analīze starp standarta lāzermetināšanas procesu un lāzermetināšanas procesu, kurā iekļautas oglekļa nanocaurules, pamatojoties uz noteiktajiem enerģijas patēriņa un metināšanas efektivitātes modeļiem. Otrkārt, LC-3 process tika salīdzināts ar lāzera enerģijas patēriņa datiem, kas sniegti attiecīgajā literatūrā. Vienlaikus katra savienojuma novērtēšanas sistēmā tika iekļautas mehāniskās īpašības-kritisks metināšanas kvalitātes rādītājs-. Galu galā tika noskaidrota būtiskā korelācija starp LC-3 procesa enerģijas taupīšanas iespējām un metināto savienojumu uzlabotu veiktspēju. Galvenie secinājumi ir apkopoti šādi:
Salīdzinot ar standarta lāzermetināšanas procesu, lāzermetināšanas process, kurā tika iekļauts neliels daudzums oglekļa nanocauruļu (LC-3), uzrādīja metināšanas efektivitātes pieaugumu par 33% un panāca aptuveni 33% enerģijas ietaupījumu. Turklāt LC-3 procesam bija ievērojamas priekšrocības materiālu patēriņa samazināšanas ziņā.
Salīdzinot ar esošajiem procesiem, LC-3 process sasniedza augstāko metināšanas efektivitāti, sasniedzot 60 mm²/s·kW. Līdzvērtīga biezuma alumīnija sakausējumiem LC-3 process uzrādīja arī zemāko lāzera enerģijas patēriņu.
LC-3 procesa izcilās enerģijas{0}}taupīšanas un augstās{1}}efektivitātes īpašības galvenokārt izriet no oglekļa nanocauruļu pēdu unikālajām gaismas absorbcijas īpašībām. Aizpildot metināšanas šuvi, šīs nanocaurules ievērojami uzlaboja alumīnija sakausējuma lāzera enerģijas absorbcijas ātrumu, tādējādi samazinot lāzera enerģijas zudumus metināšanas procesa sākumposmā.
