01 Papir Uvod
Aluminijske legure, zbog svoje visoke refleksivnosti i visoke toplinske provodljivosti, imaju tendenciju da proizvode prskanje u tradicionalnom laserskom zavarivanju zbog prevelike gustine energije i nestabilnih ključaonica, što utiče na kvalitet zavara i performanse komponenti. Ova studija istražuje mehanizam kroz eksperimente (postavljanje različitih ukupnih snaga lasera, omjera snaga jezgra/prsten i brzina zavarivanja, posmatranje para i dinamike prskanja pomoću kamere velike{1}}brzine i analiziranje morfologije zavara ultra-dubinom{3}}o{4}}i trodimenzionalnom mikroskopijom{4}}i trodimenzionalnom mikroskopijom spregnute numeričke simulacije. Otkriva da prstenasti laser prethodno zagrijava prednju ivicu rastopljenog bazena, smanjujući fluktuacije u apsorpciji lasera i stabilizirajući izbacivanje pare kako bi se suzbilo prskanje. Dodatno, uspostavljen je kvantitativni model koji povezuje temperaturu predgrijavanja sa ukupnom snagom, omjerom snage prstena i brzinom zavarivanja, što sugerira da temperatura predgrijavanja treba biti unutar raspona između tačaka topljenja i ključanja osnovnog materijala. Studija izvodi kriterije za odabir parametara procesa bez prskanja-a eksperimenti potvrđuju da je prskanje značajno smanjeno unutar ovog raspona parametara, pružajući teorijske smjernice i strategije industrijske primjene za visoko{10}}kvalitetno lasersko zavarivanje legura visoke refleksije.
02Sažetak
Ovaj rad se zasniva na metodi koja kombinuje eksperimente i trodimenzionalnu tranzijentnu multifizičku simulaciju u kombinaciji sa numeričkom simulacijom. Eksperiment je ciljao 6061 ploču od legure aluminijuma, postavljajući šest omjera snage jezgra/prsten (10:0 do 0:10), tri brzine zavarivanja (40 mm/s, 60 mm/s, 80 mm/s) i fiksnu ukupnu snagu lasera (6000 W). -Kamere velike brzine su korištene za promatranje para i prskanja, ultra-dubina--mikroskopa polja za analizu morfologije zavara, a dizajniran je uporedni eksperiment sa fiksnom centralnom snagom. Numerička simulacija koristila je CFD model za simulaciju toplotnog toka bazena taline, laserske apsorpcije i drugih fizičkih procesa. Eksperimenti su otkrili da što je veći udio snage prstenastog lasera, to je površina vara ujednačenija (razlika između vrha-do-doline smanjena sa 1,40 mm na 0,41 mm) i frekvencija prskanja opada za 65%. Također je otkrilo da prstenasti laser zagrijava prednji dio bazena taline, sužava raspon fluktuacije laserske apsorpcije i stabilizira oblak pare, koji potiskuje prskanje. Konačno, uspostavljen je kvantitativni model temperature predgrijavanja i parametara procesa, sugerirajući da temperatura predgrijavanja treba da bude između tačke topljenja osnovnog materijala i tačke ključanja. Parametri procesa bez prskanja-izvedeni su i verifikovani, dajući teorijske smjernice za{27}lasersko zavarivanje aluminijumskih legura bez prskanja.
03 Analiza slike i teksta
Slika 1 sadrži dvije ključne informacije: prvo, Slika 1(a) predstavlja konfiguraciju jezgre hardvera podesivog prstenastog-načina laserskog zavarivanja, uključujući položaje i veze komponenti kao što je CFX-8000 programabilni laserski uređaj s vlaknima, robot, glava za lasersku obradu i-brzina kamera za radnu evidenciju, koja daje osnovu za eksperimentalni hardverski set za naknadno postavljanje eksperimentalne osnove. podešavanja parametara i opažanja prskanja i para, osiguravajući standardizaciju eksperimentalnih operacija i prikupljanja podataka; drugo, Slika 1(b) vizualizira ključne fizičke procese u laserskom zavarivanju, kao što su promjena faze, laserska apsorpcija i dinamika pare, konstruiranje fizičkog okvira za interakciju između lasera i materijala, pružajući teorijsku osnovu za trodimenzionalne prolazne multi-fizičke simulacije povezanih polja i pomažući u razumijevanju mehanizma formiranja banje ispod.
04Zaključak
Ova studija se fokusira na problem prskanja u podesivom prstenastom laserskom zavarivanju aluminijskih legura. Kroz eksperimente (postavljanje različitih omjera snage jezgra/prsten, brzine zavarivanja, u kombinaciji sa posmatranjem pomoću-brzinih kamera i proširene dubine--mikroskopa polja) i trodimenzionalne prijelazne multifizičke multifizičke simulacije, mehanizam pomoću kojeg} prstenasti prednji laseri potiskuju{5} otkriven je bazen, sužavanje fluktuacija u laserskoj apsorpciji i stabilizacija oblaka pare-. Uspostavljen je kvantitativni model koji povezuje temperaturu predgrijavanja sa parametrima procesa, koji predlaže da temperatura predgrijavanja bude između tačke topljenja i tačke ključanja osnovnog materijala. Izvedeni su i eksperimentalno verificirani kriteriji parametara procesa bez prskanja, pojašnjavajući raspon odabira parametara za -zavarivanje aluminijskih legura bez prskanja. Ovo može usmjeravati industrije koje se oslanjaju na lake aluminijske komponente, kao što je proizvodnja automobila, za rješavanje uobičajenih problema visokog prskanja i lošeg kvaliteta zavarivanja kod konvencionalnog laserskog zavarivanja, promovirajući razvoj-kvalitetnih i visoko stabilnih industrijskih primjena laserskog zavarivanja legure aluminija.
