01 Папир Увод: Због своје изузетно високе специфичне чврстоће, легуре титанијума служе као критични структурни материјали у областима авијације и производње врхунске{1}}опреме. Међутим, током процеса ласерског заваривања, ове легуре су склоне проблемима као што су флуктуације плазме, нестабилно продирање завара и вруће пуцање. Ни традиционално континуирано ласерско заваривање, ни електролучно{4}}ласерско хибридно заваривање не могу поуздано постићи стабилно формирање шава које карактерише висока прецизност и ниска стопа дефекта; штавише, конвенционални системи контроле затворене{5}}затворене петље се боре да превазиђу ограничења у вези са недовољним одзивом-у реалном времену и великим ослањањем на специфичне моделе процеса. Модел-бесплатно адаптивно заваривање-засновано на спектралним карактеристикама-појавио се као обећавајуће решење за ове изазове, захваљујући прецизној контроли уноса топлоте и брзом регулаторном одговору. Ипак, еволутивни обрасци спектралних карактеристика и механизми динамичког одговора који управљају пенетрацијом завара током ласерског заваривања легура титанијума остају углавном нејасни. Решавајући овај јаз у знању, ова студија користи експерименте ласерског заваривања са променљивим{13}}параметрима да би се окарактерисала типична микроструктура заварених шавова и повезане карактеристике спектра плазме. На основу ових спектралних сигнала, успостављена је онлајн метода квантификације за пенетрацију завара да би се истражиле суштинске корелације између стабилности пенетрације, осетљивости на пуцање и параметара заваривања. Након тога, имплементиран је -модел вођен-моделом без спектра контролер да би се постигло -квалитетно заваривање, док се механичка својства и квалитет формирања завара насталих спојева свеобухватно процењују. Ово истраживање пружа и теоријску и експерименталну подршку за реализацију ласерског заваривања-високих перформанси легура титанијума.
02 Преглед целог текста: Овај рад се бави критичним изазовима у пулсном ласерском заваривању легура титанијума-посебно, тешкоћама онлајн детекције дубине базена растопљеног материјала, подложности дубине базена талине на флуктуације изазване различитим условима одвођења топлоте и недовољној прецизности традиционалних метода контроле. Користећи спектралну дијагностику и{3}}бесплатну адаптивну контролу као кључне техничке приступе, ова студија истражује онлајн детекцију и контролу{4}}затворене петље дубине базена талине. У раду се успоставља експериментална платформа за аквизицију плазма спектра и пулсно ласерско заваривање; кроз серију експеримената заваривања са променљивом{6}}брзином, добија одговарајуће податке који повезују спектралне сигнале са дубинама базена растопљене масе. Он упоређује ефикасност техника смањења димензионалности-као што су т-СНЕ и УМАП-у издвајању спектралних карактеристика и конструише БП неуронску мрежу за предвиђање дубине базена растопљене масе. Истовремено, као карактеристичан параметар се бира однос спектралног интензитета Р3 (Ти И 503,995 нм / Ти И 586,919 нм); заснован на Хаммерстеин моделу и оптимизацији роја честица, идентификују се динамичке карактеристике система, а адаптивни контролер без модела{15} је дизајниран да постигне стабилну контролу дубине базена талине. Резултати показују да спектралне карактеристике обрађене путем УМАП редукције димензионалности дају највећу тачност предвиђања (Р²=0.982), и да однос спектралног интензитета Р3 показује значајну негативну корелацију са дубином базена растопљене, чиме се омогућава карактеризација дубине у реалном-времену. Дизајнирани МФАЦ контролер карактерише брзо време успостављања и минимално прекорачење; у условима променљиве дисипације топлоте, 87,3% заварених шавова одржавало је стабилну дубину базена растопљене у опсегу од 2,20 ± 0,15 мм, са стандардном девијацијом од само 0,0986. Овим истраживањем се успешно постиже онлајн детекција и стабилна контрола дубине базена талине у ласерском заваривању легура титанијума, обезбеђујући ефикасну методологију за прецизну регулацију квалитета заваривања сложених компоненти у сектору ваздухопловства.
03 Илустрована анализа: Слика 1 представља визуализацију спектралног прикупљања података и нумеричку симулацију процеса пулсног ласерског заваривања. Илуструје криве варијације интензитета карактеристичне спектралне линије Ти И 503,995 нм при различитим брзинама заваривања, као и еволуцију температурног поља унутар зоне вара под импулсним ласерским зрачењем. Резултати показују да интензитет спектра показује нелинеарну везу са брзином заваривања. Како се брзина заваривања повећава, унос топлоте се смањује-што доводи до смањења побуђених честица плазме-и интензитет спектралне линије у почетку опада. Међутим, како се брзина даље повећава, однос дубине{9}}и{10}}и ширине завара се повећава; сходно томе, тачка аквизиције сигнала се помера ближе језгру плазме, што доводи до накнадног пораста интензитета спектра.
Слика 2 представља шематски приказ процеса екстракције дубине продирања шава. Он демонстрира методологију примењену на заварене шавове легуре титанијума након пулсног ласерског заваривања-обухвата припрему уздужних металографских попречних-пресека, трансформацију сивих тонова, бинаризацију и екстракцију ивица-чиме се јасно разликује основни метал од зоне спајања шава, прецизно мерење дубине и омогућавање аутоматског мерења дубине продирања. калибрација вредности дубине продирања.
Слика 2 представља шематски приказ процеса екстракције дубине продирања шава. Он демонстрира методологију примењену на заварене шавове легуре титанијума након пулсног ласерског заваривања-обухвата припрему уздужних металографских попречних-пресека, трансформацију сивих тонова, бинаризацију и екстракцију ивица-чиме се јасно разликује основни метал од зоне спајања шава, прецизно мерење дубине и омогућавање аутоматског мерења дубине продирања. калибрација вредности дубине продирања.
Слика 3 представља мапу коефицијената корелације за податке обрађене различитим методама, илуструјући величину коефицијената корелације између дубине растопа и карактеристика издвојених помоћу три различита приступа: т-смањење димензионалности СНЕ, смањење димензионалности УМАП и однос спектралног интензитета Р3. Резултати показују да однос спектралног интензитета Р3 (Ти И 503,995 нм / Ти И 586,919 нм) показује највећу корелацију са дубином растопа, достижући коефицијент од −0,886-перформансе која је значајно боља од перформанси две методе смањења нелинеарне димензионалности{9} НЕ, СУМ{9}. Ово показује да је однос спектралног интензитета најосетљивији на варијације у дубини растопа и да поседује најјачу способност карактеризације; стога, служи као основна карактеристика за онлајн детекцију и адаптивну контролу дубине топљења без модела.
03 Резиме: Решавајући изазове флуктуације дубине базена талине и детекције на мрежи у импулсном ласерском заваривању легура титанијума, овај рад истражује онлајн детекцију дубине базена растопљеног материјала и адаптивну контролу без модела -на основу спектроскопске дијагностике. Прибављањем емисионих спектра плазме и поређењем ефикасности карактеризације карактеристика изведених из смањења димензионалности т-СНЕ и УМАП у односу на однос спектралног интензитета, откривено је да је однос интензитета Р3 (Ти И 503,995 нм / Ти И 503,995 нм / Ти И 19 ме у пулту 5986 нм) јака корелација. дубина-конкретно, коефицијент корелације од -0,886-и на тај начин омогућава прецизну карактеризацију. На основу ове спектралне карактеристике, конструисан је-бесплатни адаптивни контролни систем, користећи комбинацију Хамерштајновог модела и алгоритма за оптимизацију роја честица да би се постигла оптимизација параметара. И симулација и експериментални резултати показују да контролни систем карактерише брз одговор и минимално прекорачење; штавише, чак и под различитим условима одвођења топлоте, он успешно одржава дубину базена растопљене масе од 87,3% заварених шавова у стабилном опсегу од 2,20 ± 0,15 мм. Ова студија реализује-надгледање у реалном времену и стабилну контролу дубине базена растопа при ласерском заваривању легуре титанијума, пружајући ефикасно техничко решење за затворену петљу регулације квалитета заваривања у производњи врхунске опреме.
