Uvod
Široka primjena laserskog zavarivanja aluminijskih legura u industrijskoj proizvodnji donijela je značajne prednosti za održivi razvoj i društveno-ekonomski napredak, jer istovremeno povećava čvrstoću zavara i smanjuje potrošnju energije. Uprkos obećavajućim izgledima za ove legure, trenutna istraživanja koja se posebno bave smanjenjem potrošnje energije tokom procesa laserskog zavarivanja ostaju ograničena. Ovom studijom se postižu dvostruki ciljevi povećanja čvrstoće zglobova i smanjenja potrošnje energije ugrađivanjem tragova ugljeničnih nanocijevi u 2A12 aluminijsku leguru. Studija definira "efikasnost zavarivanja", uspostavlja model potrošnje energije za lasersko zavarivanje aluminijskih legura i provodi uporednu analizu između procesa laserskog zavarivanja s dodatkom ugljičnih nanocijevi i standardnog procesa laserskog zavarivanja. Rezultati pokazuju da dodavanje ugljeničnih nanocijevi u tragovima dovodi do smanjenja potrošnje energije za preko 33% i povećanja čvrstoće spoja od 101 MPa. Štaviše, u poređenju sa drugim procesima laserskog zavarivanja legura aluminijuma o kojima se govori u postojećoj literaturi, ova tehnika pokazuje značajne prednosti-uštede energije. Ova poboljšanja performansi se pripisuju činjenici da ugljenične nanocevi u tragovima povećavaju brzinu laserske apsorpcije legure aluminijuma, dok nanocevi koje ostaju unutar spoja deluju kao medij za ojačavanje. Ova studija nudi nove uvide i metodologije za postizanje niskog-ugljičnog,-kvalitetne zavarivanja aluminijskih legura.
Ova studija je značajno poboljšala energetsku efikasnost laserskog zavarivanja od legure aluminijuma i smanjila potrošnju energije zavarivanja dodavanjem ugljeničnih nanocevi u tragovima. Prvo je provedena komparativna analiza između standardnog procesa laserskog zavarivanja i procesa laserskog zavarivanja koji uključuje ugljične nanocijevi, na osnovu utvrđenih modela potrošnje energije i efikasnosti zavarivanja. Drugo, LC-3 proces je benčmarkiran u odnosu na podatke o potrošnji energije lasera koji su navedeni u relevantnoj literaturi. Istovremeno, mehanička svojstva-kritična metrika za kvalitet zavarivanja{7}}su uključena u okvir procjene za svaki spoj. Konačno, razjašnjena je intrinzična korelacija između mogućnosti uštede energije LC-3 procesa i poboljšanih performansi zavarenih spojeva. Ključni nalazi su sažeti na sljedeći način:
U poređenju sa standardnim procesom laserskog zavarivanja, proces laserskog zavarivanja koji uključuje tragove ugljeničnih nanocevi (LC-3) pokazao je povećanje efikasnosti zavarivanja od 33% i postigao uštedu energije od približno 33%. Nadalje, LC-3 proces je pokazao značajne prednosti u smislu smanjenja potrošnje materijala.
U odnosu na postojeće procese, LC-3 proces je postigao najveću efikasnost zavarivanja, dostižući 60 mm²/s·kW. Za legure aluminijuma ekvivalentne debljine, LC-3 proces je takođe pokazao najmanju potrošnju energije lasera.
Vrhunske karakteristike{0}}uštede energije i visoke{1}}karakteristike LC-3 procesa prvenstveno potiču od jedinstvenih svojstava apsorpcije svjetlosti ugljeničnih nanocijevi u tragovima. Ispunjavanjem zavarenog šava, ove nanocevi su značajno poboljšale stopu apsorpcije energije lasera od legure aluminijuma, čime su minimizirali gubitak laserske energije tokom početnih faza procesa zavarivanja.
