01 Paper Introduction
آلیاژهای آلومینیوم به دلیل انعکاس بالا و هدایت حرارتی بالا، تمایل به ایجاد پاشش در جوشکاری لیزری سنتی به دلیل چگالی انرژی بیش از حد و سوراخ های کلید ناپایدار دارند که بر کیفیت جوش و عملکرد اجزا تأثیر می گذارد. این مطالعه مکانیسم را از طریق آزمایشها (تنظیم توانهای مختلف لیزر، نسبتهای قدرت هسته/حلقه، و سرعتهای جوشکاری، مشاهده ستونهای بخار و دینامیک پاشش با یک دوربین سرعت بالا، و تجزیه و تحلیل مورفولوژی جوش با یک فوق-عمق{3}چندفیزیکی{3}میکروبی{4}میکروبی{4}میکروفیزیک فوقالعاده-از{4}}میکروفیزیکی{4} مورد بررسی قرار میدهد. شبیه سازی عددی جفت شده این نشان می دهد که لیزر حلقوی لبه جلوی حوضچه مذاب را پیش گرم می کند، نوسانات جذب لیزر را کاهش می دهد و خروج ستون بخار را برای سرکوب پاشش تثبیت می کند. علاوه بر این، یک مدل کمی که دمای پیشگرم را به توان کل، نسبت توان حلقه و سرعت جوش مرتبط میکند، ایجاد شد، که نشان میدهد دمای پیشگرم باید در محدوده بین نقطه ذوب و جوش ماده پایه باشد. این مطالعه معیارهایی را برای انتخاب پارامترهای فرآیند بدون پاشش-بهدست میآورد، و آزمایشها تأیید میکنند که پاشش در این محدوده پارامتر بهطور قابلتوجهی کاهش مییابد، و راهنماییهای نظری و استراتژیهای کاربردی صنعتی برای جوشکاری لیزری با کیفیت بالا{10}}آلیاژهای بسیار بازتابنده ارائه میکند.
02خلاصه
این مقاله مبتنی بر روشی است که آزمایشها و{0}}شبیهسازی عددی چندفیزیکی گذرا را با هم ترکیب میکند. این آزمایش 6061 صفحه آلیاژ آلومینیوم را هدف قرار داد که شش نسبت قدرت هسته/حلقه (10:0 تا 0:10)، سه سرعت جوشکاری (40mm/s، 60mm/s، 80mm/s) و توان کلی لیزر ثابت (6000W) را تعیین کرد. از دوربینهای سرعت بالا برای مشاهده ستونهای بخار و پاشش، میکروسکوپهای{13}}عمق میدان{14} فوقالعاده-برای تجزیه و تحلیل مورفولوژی جوش استفاده شد و یک آزمایش مقایسهای با توان مرکزی ثابت طراحی شد. شبیهسازی عددی از یک مدل CFD برای شبیهسازی جریان گرمای حوضه مذاب، جذب لیزر و سایر فرآیندهای فیزیکی استفاده کرد. آزمایشها نشان دادند که هرچه نسبت قدرت لیزر حلقه بیشتر باشد، سطح جوش یکنواختتر میشود (اختلاف اوج-به-از 1.40 میلیمتر به 0.41 میلیمتر کاهش مییابد) و فرکانس پاشش 65 درصد کاهش مییابد. همچنین نشان داد که لیزر حلقه جلوی حوضچه مذاب را از قبل گرم می کند، دامنه نوسانات جذب لیزر را محدود می کند و ستون بخار را تثبیت می کند، که پاشش را سرکوب می کند. در نهایت، یک مدل کمی از دمای پیش گرمایش و پارامترهای فرآیند ایجاد شد، که نشان می دهد دمای پیش گرم باید بین نقطه ذوب مواد پایه و نقطه جوش باشد. پاشش{26}}پارامترهای فرآیند آزاد استخراج و تأیید شد، که راهنمایی نظری برای جوشکاری لیزری آزاد آلیاژهای آلومینیوم با پاشش{27}} ارائه میدهد.
03 تجزیه و تحلیل تصویر و متن
شکل 1 شامل دو بخش اصلی از اطلاعات است: اول، شکل 1(a) پیکربندی سخت افزاری هسته قابل تنظیم جوشکاری لیزری حلقه قابل تنظیم، از جمله موقعیت ها و اتصالات اجزایی مانند CFX-8000 دستگاه لیزر فیبر قابل برنامه ریزی، ربات، هد پردازش لیزری، هد پردازش لیزری، هد پردازش لیزری راه اندازی آزمایشی و ارائه پایه سخت افزاری برای تنظیمات پارامترهای آزمایشی بعدی و مشاهدات پاشش و بخار، اطمینان از استانداردسازی عملیات آزمایشی و جمع آوری داده ها. دوم، شکل 1(ب) فرآیندهای فیزیکی کلیدی در جوشکاری لیزری، مانند تغییر فاز، جذب لیزر و دینامیک بخار، ساخت چارچوب فیزیکی برای برهمکنش بین لیزر و مواد، ارائه یک مبنای نظری برای -سه بعدی گذرا میدان چندفیزیکی همراه با شبیه سازی عددی در مکانیزمهای عددی همراه با اسپورت کمکی، ارائه میکند.
04 نتیجه گیری
این مطالعه بر موضوع پاشش در جوشکاری لیزری حلقوی قابل تنظیم آلیاژهای آلومینیوم تمرکز دارد. از طریق آزمایشها (تنظیم نسبتهای مختلف هسته/حلقه، سرعتهای جوشکاری، همراه با مشاهده با استفاده از-دوربینهای سرعت بالا و عمق{3}میکرسکوپهای میدانی) و سه{4}}شبیهسازیهای عددی چندفیزیکی گذرا سهبعدی، مکانیسمهای اسپاگرها با فشار دادن{5} لبه جلوی حوضچه مذاب، باریک شدن نوسانات در جذب لیزر و تثبیت ستون بخار- آشکار شد. یک مدل کمی مربوط به دمای پیش گرمایش به پارامترهای فرآیند ایجاد شد، و پیشنهاد می کند که دمای پیش گرم باید بین نقطه ذوب و نقطه جوش ماده پایه باشد. هیچ-معیار پارامتر فرآیند پاشش استخراج و به طور تجربی تأیید نشد، که محدوده انتخاب پارامتر برای جوشکاری آزاد{10}آلیاژهای آلومینیوم را روشن میکند. این می تواند صنایع متکی به اجزای آلومینیومی سبک وزن، مانند تولید خودرو، را برای رسیدگی به مشکلات رایج پاشش زیاد و کیفیت پایین جوش در جوشکاری لیزری معمولی راهنمایی کند، و توسعه کاربردهای صنعتی با کیفیت بالا و بسیار پایدار جوش لیزری آلیاژ آلومینیوم را ارتقا دهد.
