01Papírový úvod
Hliníkové slitiny mají díky své vysoké odrazivosti a vysoké tepelné vodivosti tendenci vytvářet rozstřiky při tradičním laserovém svařování kvůli nadměrné hustotě energie a nestabilním klíčovým dírkám, což ovlivňuje kvalitu svaru a výkon součástí. Tato studie zkoumá mechanismus pomocí experimentů (nastavení různých celkových výkonů laseru, poměrů výkonu jádra/prstence a rychlostí svařování, pozorování oblaků páry a dynamiky rozstřiku pomocí vysokorychlostní kamery a analýzy morfologie svaru pomocí mikroskopu s ultra-hloubkou--polního mikroskopu) a trojrozměrných{5}}přechodných fyzikálně spřažených. Odhaluje, že prstencový laser předehřívá přední okraj roztavené lázně, čímž omezuje kolísání v absorpci laseru a stabilizuje ejekci oblaku páry pro potlačení rozstřiku. Navíc byl vytvořen kvantitativní model spojující teplotu předehřívání s celkovým výkonem, poměr výkonu prstence a rychlost svařování, což naznačuje, že teplota předehřívání by měla být v rozmezí mezi body tání a varu základního materiálu. Studie odvozuje kritéria pro výběr procesních parametrů bez-rozstřiku a experimenty potvrzují, že rozstřik je v rámci tohoto rozmezí parametrů výrazně snížen, což poskytuje teoretické vodítko a strategie průmyslové aplikace pro vysoce kvalitní laserové svařování vysoce reflexních slitin.
02 Shrnutí
Tento článek je založen na metodě kombinující experimenty a trojrozměrné přechodné multifyzikální numerické simulace. Experiment se zaměřil na 6061 desek z hliníkové slitiny, přičemž bylo nastaveno šest poměrů výkonu jádro/kroužek (10:0 až 0:10), tři rychlosti svařování (40 mm/s, 60 mm/s, 80 mm/s) a pevný celkový výkon laseru (6000 W). K pozorování par a rozstřiku byly použity vysokorychlostní kamery, mikroskopy s ultra-hloubkou--pole k analýze morfologie svaru a byl navržen srovnávací experiment s pevným centrálním výkonem. Numerická simulace používala model CFD k simulaci tepelného toku lázně taveniny, absorpce laseru a dalších fyzikálních procesů. Experimenty zjistily, že čím vyšší je podíl výkonu prstencového laseru, tím rovnoměrnější je povrch svaru (rozdíl mezi vrcholy-k-prohlubni snížen z 1,40 mm na 0,41 mm) a frekvence rozstřiku se snížila o 65 %. Ukázalo se také, že prstencový laser předehřívá přední část tavné lázně, zužuje fluktuační rozsah absorpce laseru a stabilizuje oblak páry, což potlačuje rozstřik. Nakonec byl vytvořen kvantitativní model teploty předehřívání a procesních parametrů, který naznačuje, že teplota předehřívání by měla být mezi bodem tání základního materiálu a bodem varu. Byly odvozeny a ověřeny parametry procesu bez{26}}rozstřiku a poskytly teoretické vodítko pro laserové svařování slitin hliníku-bez rozstřiku.
03 Analýza obrazu a textu
Obrázek 1 obsahuje dvě základní informace: zaprvé, Obrázek 1(a) představuje základní hardwarovou konfiguraci nastavitelného prstencového laserového svařování v -režimu, včetně pozic a připojení komponent, jako je CFX{4}}8000 programovatelné vláknové laserové zařízení, robot, laserová zpracovatelská hlava a vysokorychlostní-kamera, která objasňuje provozní logiku experimentálního následného nastavení a nastavení parametrů experimentu a poskytuje základní hardwarové parametry pro experiment standardizace experimentálních operací a sběru dat; za druhé, obrázek 1(b) zobrazuje klíčové fyzikální procesy při laserovém svařování, jako je změna fáze, absorpce laseru a dynamika páry, vytváří fyzikální rámec pro interakci mezi laserem a materiály, poskytuje teoretický základ pro trojrozměrné numerické simulace s přechodným multifyzikálním polem a pomáhá pochopit základní mechanismy tvorby rozstřiku.
04 Závěr
Tato studie se zaměřuje na problematiku rozstřiku při nastavitelném prstencovém laserovém svařování hliníkových slitin. Prostřednictvím experimentů (nastavení různých poměrů výkonu jádra a prstence, rychlosti svařování v kombinaci s pozorováním pomocí vysokorychlostních kamer a mikroskopů s rozšířenou hloubkou--pole) a trojrozměrných přechodových multifyzikálních kombinovaných numerických simulací byl vyvinut mechanismus, kterým prstencové lasery potlačují rozstřik, zužují absorpce a stabilizují přední okraj laserové lázně vlečka-byla odhalena. Byl vytvořen kvantitativní model vztahující teplotu předehřevu k parametrům procesu, který navrhuje, aby teplota předehřívání byla mezi teplotou tání a teplotou varu základního materiálu. Nebyla odvozena a experimentálně ověřena žádná-kritéria parametrů procesu rozstřiku, což objasnilo rozsah výběru parametrů pro svařování hliníkových slitin bez{10}}rozstřiku. To může vést průmysl spoléhající na lehké hliníkové komponenty, jako je automobilová výroba, k řešení běžných problémů vysokého rozstřiku a nízké kvality svarů při konvenčním laserovém svařování, což podporuje vývoj vysoce kvalitních a vysoce stabilních průmyslových aplikací laserového svařování hliníkových slitin.
