01 Predstavitev papirja
Aluminijeve zlitine zaradi svoje visoke odbojnosti in visoke toplotne prevodnosti ponavadi proizvajajo brizganje pri tradicionalnem laserskem varjenju zaradi prevelike energijske gostote in nestabilnih ključavnic, kar vpliva na kakovost zvara in delovanje komponent. Ta študija raziskuje mehanizem s poskusi (nastavitev različnih skupnih moči laserja, razmerja moči jedra/obročka in hitrosti varjenja, opazovanje parnih oblakov in dinamike brizganja z visoko-hitrostno kamero ter analiziranje morfologije zvara z ultra-globinskim-mi-poljskim mikroskopom) in tri-tridimenzionalno prehodno multifiziko sklopljene numerične simulacije. Razkriva, da obročasti laser predgreje sprednji rob bazena staline, s čimer zmanjša nihanja v absorpciji laserja in stabilizira izmet hlapov, da prepreči brizganje. Poleg tega je bil vzpostavljen kvantitativni model, ki povezuje temperaturo predgretja s skupno močjo, razmerjem moči obroča in hitrostjo varjenja, kar nakazuje, da mora biti temperatura predgretja v območju med tališčem in vreliščem osnovnega materiala. Študija izpelje merila za izbiro procesnih parametrov-brez brizganja, poskusi pa potrjujejo, da je brizganje znatno zmanjšano znotraj tega območja parametrov, kar zagotavlja teoretične smernice in strategije industrijske uporabe za visoko{10}}kakovostno lasersko varjenje zlitin z visoko refleksijo.
02Povzetek
Ta članek temelji na metodi, ki združuje eksperimente in tri-dimenzionalno prehodno večfizično povezano numerično simulacijo. Poskus je bil namenjen ploščam iz aluminijeve zlitine 6061, pri čemer je bilo nastavljeno šest razmerij moči med jedrom in obročem (10:0 do 0:10), tri hitrosti varjenja (40 mm/s, 60 mm/s, 80 mm/s) in fiksna skupna moč laserja (6000 W). Visokohitrostne-kamere so bile uporabljene za opazovanje parnih oblakov in brizganja, ultra{13}}globinski--mikroskopi za analizo morfologije zvara in zasnovan je bil primerjalni poskus s fiksno centralno močjo. Numerična simulacija je uporabila model CFD za simulacijo toplotnega toka bazena taline, laserske absorpcije in drugih fizičnih procesov. Poskusi so ugotovili, da višji ko je delež moči obročnega laserja, bolj enakomerna je površina zvara (razlika med vrhovi- in -dolino zmanjšana z 1,40 mm na 0,41 mm) in frekvenca brizganja se je zmanjšala za 65 %. Razkrilo je tudi, da obročni laser predgreje sprednji del bazena taline, zoži obseg nihanja laserske absorpcije in stabilizira parni oblak, ki zavira brizganje. Končno je bil vzpostavljen kvantitativni model temperature predgretja in procesnih parametrov, kar kaže, da mora biti temperatura predgretja med tališčem in vreliščem osnovnega materiala. Izpeljani in preverjeni so bili procesni-parametri brez brizganja, ki zagotavljajo teoretične smernice za lasersko varjenje aluminijevih zlitin-brez brizganja.
03 Analiza slike in besedila
Slika 1 vsebuje dve ključni informaciji: prvič, slika 1(a) predstavlja osnovno konfiguracijo strojne opreme nastavljivega obroča-načina laserskega varjenja, vključno s položaji in povezavami komponent, kot so programabilna laserska naprava CFX-8000, robot, laserska obdelovalna glava in visoko{6}}hitrostna kamera, ki pojasnjuje logiko delovanja eksperimentalne nastavitve in zagotavlja strojno osnovo za poznejše eksperimentalne parametre nastavitve in opazovanja brizganja in hlapov, zagotavljanje standardizacije eksperimentalnih operacij in zbiranja podatkov; drugič, slika 1(b) vizualizira ključne fizikalne procese pri laserskem varjenju, kot so fazna sprememba, laserska absorpcija in dinamika pare, konstruira fizični okvir za interakcijo med laserjem in materiali, zagotavlja teoretično osnovo za tri-dimenzionalne prehodne večfizikalne numerične simulacije, povezane s poljem, in pomoč pri razumevanju osnovnih mehanizmov nastajanja brizganja.
04 Zaključek
Ta študija se osredotoča na vprašanje brizganja pri nastavljivem obročastem laserskem varjenju aluminijevih zlitin. S poskusi (nastavitev različnih razmerij moči med jedrom in obročem, hitrosti varjenja v kombinaciji z opazovanjem z uporabo visoko{1}}hitrostnih kamer in razširjenih globinskih--mikroskopov) in-tridimenzionalnih prehodnih večfizičnih povezanih numeričnih simulacij je mehanizem, s katerim obročasti laserji zavirajo brizganje-s predhodnim segrevanjem sprednjega roba staljenega bazen, zožitev nihanj v laserski absorpciji in stabilizacijo parnega oblaka-. Vzpostavljen je bil kvantitativni model, ki povezuje temperaturo predgretja s parametri procesa in predlaga, da mora biti temperatura predgretja med tališčem in vreliščem osnovnega materiala. Izpeljana in eksperimentalno preverjena so bila merila parametrov postopka brez brizganja, ki so razjasnila obseg izbire parametrov za varjenje aluminijevih zlitin-brez brizganja. To lahko usmerja panoge, ki se zanašajo na lahke aluminijaste komponente, kot je avtomobilska proizvodnja, za reševanje pogostih težav z veliko brizganjem in slabo kakovostjo zvarov pri običajnem laserskem varjenju, kar spodbuja razvoj visoko{12}}kakovostnih in zelo stabilnih industrijskih aplikacij laserskega varjenja aluminijevih zlitin.
