01Papīra ievads
Alumīnija sakausējumi, pateicoties to augstajai atstarošanas spējai un augstajai siltumvadītspējai, tradicionālajā lāzermetināšanā mēdz radīt šļakatas pārmērīga enerģijas blīvuma un nestabilu atslēgas caurumu dēļ, kas ietekmē metināšanas kvalitāti un detaļu veiktspēju. Šajā pētījumā tiek pētīts mehānisms, izmantojot eksperimentus (iestatot dažādas lāzera kopējās jaudas, serdeņa/gredzena jaudas attiecības un metināšanas ātrumus, novērojot tvaika strūklas un izšļakstījumu dinamiku ar ātrgaitas kameru, kā arī analizējot metināšanas šuves morfoloģiju ar ultra-dziļu{3}}-trīs {5 t ar daudzfiziku saistītās skaitliskās simulācijas. Tas atklāj, ka gredzenveida lāzers iepriekš uzsilda izkausētā baseina priekšējo malu, samazinot lāzera absorbcijas svārstības un stabilizējot tvaika strūklas izmešanu, lai nomāktu šļakatas. Turklāt tika izveidots kvantitatīvais modelis, kas saista priekšsildīšanas temperatūru ar kopējo jaudu, gredzena jaudas attiecību un metināšanas ātrumu, kas liecina, ka priekšsildīšanas temperatūrai jābūt diapazonā starp pamatmateriāla kušanas un viršanas temperatūru. Pētījumā ir iegūti kritēriji, lai izvēlētos procesa parametrus bez šļakatām, un eksperimenti apstiprina, ka šļakatas šajā parametru diapazonā ir ievērojami samazinātas, sniedzot teorētiskas vadlīnijas un rūpnieciskā pielietojuma stratēģijas augstas kvalitātes lāzermetināšanai ļoti atstarojošiem sakausējumiem.
02 Kopsavilkums
Šis raksts ir balstīts uz metodi, kurā apvienoti eksperimenti un trīsdimensiju pārejoša daudzfizika savienota skaitliskā simulācija. Eksperimenta mērķis bija 6061 alumīnija sakausējuma plāksne, iestatot sešas serdes/gredzena jaudas attiecības (10:0 līdz 0:10), trīs metināšanas ātrumus (40mm/s, 60mm/s, 80mm/s) un fiksētu kopējo lāzera jaudu (6000W). Tika izmantotas ātrgaitas kameras, lai novērotu tvaiku strūklas un šļakatas, un ultra-dziļuma-lauka mikroskopi, lai analizētu metināšanas šuvju morfoloģiju, un tika izstrādāts salīdzinošs eksperiments ar fiksētu centrālo jaudu. Skaitliskajā simulācijā tika izmantots CFD modelis, lai modelētu kausējuma baseina siltuma plūsmu, lāzera absorbciju un citus fiziskos procesus. Eksperimentos atklājās, ka jo lielāks ir gredzenveida lāzera jaudas īpatsvars, jo vienmērīgāka ir metinātā šuves virsma (starpība starp maksimumu-līdz -ielejai samazināta no 1,40 mm līdz 0,41 mm) un izšļakstīšanās biežums samazinājās par 65%. Tas arī atklāja, ka gredzenveida lāzers uzsilda kausējuma baseina priekšpusi, sašaurina lāzera absorbcijas svārstību diapazonu un stabilizē tvaika strūklu, kas nomāc šļakatas. Visbeidzot tika izveidots priekšsildīšanas temperatūras un procesa parametru kvantitatīvais modelis, kas liecina, ka priekšsildīšanas temperatūrai jābūt starp pamatmateriāla kušanas temperatūru un viršanas temperatūru. Tika iegūti un pārbaudīti procesa parametri bez šļakatām, sniedzot teorētiskus norādījumus alumīnija sakausējumu lāzermetināšanai bez šļakatām.
03 Attēlu un teksta analīze
1. attēlā ir divas galvenās informācijas daļas: pirmkārt, 1. attēlā (a) ir parādīta regulējama gredzenveida-režīma lāzermetināšanas pamata aparatūras konfigurācija, tostarp tādu komponentu pozīcijas un savienojumi kā CFX-8000 programmējamā šķiedru lāzerierīce, robots, lāzera apstrādes galva un ātrgaitas kamera, kas nodrošina eksperimentālo aparatūras iestatījumu turpmāko eksperimentālo parametru loģiku. un šļakatu un tvaiku strūklu novērojumi, nodrošinot eksperimentālo darbību un datu vākšanas standartizāciju; otrkārt, 1(b) attēlā ir vizualizēti galvenie fiziskie procesi lāzermetināšanā, piemēram, fāzes maiņa, lāzera absorbcija un tvaiku dinamika, konstruējot fizisku ietvaru mijiedarbībai starp lāzeru un materiāliem, nodrošinot teorētisku bāzi trīsdimensiju pārejošām daudzfizikālo lauku savienojuma skaitliskām simulācijām un palīdzot izprast pamatā esošos izkliedēšanas mehānismus.
04 Secinājums
Šajā pētījumā galvenā uzmanība pievērsta šļakatu problēmai alumīnija sakausējumu regulējamās gredzenveida lāzermetināšanas procesā. Izmantojot eksperimentus (atšķirīgu serdes/gredzena jaudas attiecību, metināšanas ātrumu iestatīšana, apvienojumā ar novērošanu, izmantojot ātrgaitas kameras un paplašināta dziļuma-lauka mikroskopus) un trīs-dimensiju pārejošas daudzfizikas savienotas skaitliskas simulācijas, mehānismu, ar kuru gredzenveida lāzeri nomāc šaurās malas priekšējo malu, sašaurinot{5}} tika atklātas lāzera absorbcijas svārstības un tvaika strūklas stabilizēšana{6}}. Tika izveidots kvantitatīvs modelis, kas attiecas uz priekšsildīšanas temperatūru ar procesa parametriem, ierosinot, ka priekšsildīšanas temperatūrai jābūt starp pamatmateriāla kušanas temperatūru un viršanas temperatūru. Netika iegūti un eksperimentāli pārbaudīti šļakatu procesa parametru kritēriji, precizējot parametru izvēles diapazonu alumīnija sakausējumu metināšanai bez šļakatām. Tas var palīdzēt nozarēm, kas paļaujas uz vieglajiem alumīnija komponentiem, piemēram, automobiļu ražošanu, lai risinātu izplatītās problēmas, kas saistītas ar lielu šļakatu daudzumu un zemu metināšanas kvalitāti parastajā lāzermetināšanā, veicinot augstas{12}kvalitatīvas un ļoti stabilas alumīnija sakausējuma lāzermetināšanas rūpniecisko lietojumu izstrādi.
