01 Папир Увод
Легуре алуминијума, због своје високе рефлексивности и високе топлотне проводљивости, имају тенденцију да производе прскање у традиционалном ласерском заваривању због превелике густине енергије и нестабилних кључаоница, што утиче на квалитет завара и перформансе компоненти. Ова студија истражује механизам кроз експерименте (постављање различитих укупних снага ласера, односа снага језгра/прстен и брзина заваривања, посматрање пара и динамике прскања помоћу камере велике-брзине и анализирање морфологије шава помоћу ултра-дубине{3}}{4}} тродимензионалне микрофизике{4}}и тродимензионалне микрофизике{5} спрегнуте нумеричке симулације. Открива да прстенасти ласер претходно загрева предњу ивицу растопљеног базена, смањујући флуктуације у ласерској апсорпцији и стабилизујући избацивање пара да би се сузбило прскање. Поред тога, успостављен је квантитативни модел који повезује температуру предгревања са укупном снагом, односом снаге прстена и брзином заваривања, што сугерише да температура предгревања треба да буде у опсегу између тачке топљења и кључања основног материјала. Студија изводи критеријуме за избор параметара процеса-без прскања, а експерименти потврђују да је прскање значајно смањено у оквиру овог опсега параметара, пружајући теоријске смернице и стратегије индустријске примене за високо{10}}квалитетно ласерско заваривање легура високе рефлексије.
02Резиме
Овај рад је заснован на методи која комбинује експерименте и нумеричку симулацију тродимензионалне транзијентне мултифизике. Експеримент је имао за циљ 6061 плочу од алуминијумске легуре, постављајући шест односа снага језгро/прстен (10:0 до 0:10), три брзине заваривања (40мм/с, 60мм/с, 80мм/с) и фиксну укупну снагу ласера (6000В). Камере-брзине су коришћене за посматрање пара и прскања, ултра-дубина--микроскопа поља за анализу морфологије завара, а дизајниран је и упоредни експеримент са фиксном централном снагом. Нумеричка симулација је користила ЦФД модел за симулацију топлотног тока базена талине, ласерске апсорпције и других физичких процеса. Експерименти су открили да што је већи удео снаге прстенастог ласера, то је равномернија површина завара (разлика између врха-до-долине је смањена са 1,40 мм на 0,41 мм) и фреквенција прскања се смањила за 65%. Такође је открило да прстенасти ласер претходно загрева предњи део базена талине, сужава опсег флуктуације ласерске апсорпције и стабилизује облак паре, који потискује прскање. Коначно, успостављен је квантитативни модел температуре предгревања и параметара процеса, што сугерише да температура предгревања треба да буде између тачке топљења основног материјала и тачке кључања. Параметри процеса без прскања-изведени су и верификовани, дајући теоријске смернице за{27}ласерско заваривање легура алуминијума без прскања.
03 Анализа слике и текста
Слика 1 садржи две кључне информације: прво, слика 1(а) представља основну хардверску конфигурацију подесивог прстенастог-режима ласерског заваривања, укључујући положаје и везе компоненти као што је ЦФКС-8000 програмабилни ласерски уређај са влакнима, робот, глава за ласерску обраду и-брзина камера за радну евиденцију, која даје основу за експериментални хардверски сет за накнадни експеримент подешавања параметара и посматрања прскања и пара, обезбеђујући стандардизацију експерименталних операција и прикупљања података; друго, Слика 1(б) визуелизује кључне физичке процесе у ласерском заваривању, као што су промена фазе, ласерска апсорпција и динамика паре, конструисање физичког оквира за интеракцију између ласера и материјала, пружајући теоријску основу за тродимензионалне пролазне мулти-физичке симулације повезаних поља и помаже у разумевању механизма формирања бање испод.
04Закључак
Ова студија се фокусира на проблем прскања у подесивом прстенастом ласерском заваривању легура алуминијума. Кроз експерименте (постављање различитих односа снага језгро/прстен, брзине заваривања, комбиновано са посматрањем помоћу-камера велике брзине и проширене дубине--микроскопа поља) и тродимензионалних пролазних мултифизичких симулација упарене нумеричке симулације, механизам помоћу којег} прстенасте предње ивице ласера потискују{5} откривен је базен, сужавање флуктуација у ласерској апсорпцији и стабилизација облака паре-. Успостављен је квантитативни модел који повезује температуру предгревања са параметрима процеса, који предлаже да температура предгревања буде између тачке топљења и тачке кључања основног материјала. Нису изведени-критеријуми параметара процеса прскања и експериментално верификовани, појашњавајући опсег избора параметара за-заваривање алуминијумских легура без прскања. Ово може да усмерава индустрије које се ослањају на лаке алуминијумске компоненте, као што је производња аутомобила, за решавање уобичајених проблема високог прскања и лошег квалитета завара код конвенционалног ласерског заваривања, промовишући развој-квалитетних и високо стабилних индустријских примена ласерског заваривања легуре алуминијума.
