01 مقدمه مقاله
در حال حاضر، توجه کمی به دلایلی وجود دارد که چرا فاصله سیم ها در جوشکاری هیبریدی{0}}لیزری باعث ایجاد نقص در جوش می شود، به خصوص در جوشکاری صفحه ضخیم، که در آن ناپایداری تشکیل صفحه ضخیم بیشتر است و احتمال بروز عیوب جوش بیشتر است. برای درک بیشتر تأثیر فاصله سیم بر تشکیل عیب در جوشکاری هیبریدی صفحه ضخیم، این مطالعه از جوشکاری هیبریدی لیزری با سرعت بالا و سرعت بالا-سیم قدرت بالا- برای جوشکاری صفحات فولادی دریایی AH36 به ضخامت 12 میلی متر استفاده کرد. برای مشاهده انتقال قطرات و جریان حوض مذاب از یک دوربین با سرعت بالا استفاده شد و برای مطالعه رفتار جریان خاص حوضچه مذاب از شبیهسازیهای عددی استفاده شد. این مکانیسمی را روشن میکند که از طریق آن فاصله سیمها بر شکلگیری عیب در جوش{10}هیبرید لیزری سیم تأثیر میگذارد.
02 بررسی اجمالی مقاله:
لیزر{0}}جوشکاری هیبریدی قوس الکتریکی (LAHW)، به عنوان یک روش اتصال گسترده، توجه قابل توجهی را در اتصالات صفحه ضخیم کشتی سازی به خود جلب کرده است. بهعنوان یکی از مهمترین پارامترهای جوشکاری در لیزر{2}}جوشکاری هیبریدی قوسی، فاصله بین پرتو لیزر و قوس میتواند بهطور قابلتوجهی بر اثر جفت شدن بین لیزر و قوس تأثیر بگذارد، بهویژه در شرایط جوشکاری-پرقدرت و{4} سرعت بالا. بنابراین، بررسی تأثیر فاصله تیرها بر جوشکاری اهمیت نظری مهمی برای تحقیقات آتی و تولید صنعتی دارد. این مقاله از عکاسی با سرعت بالا از فرآیند جوشکاری برای تجزیه و تحلیل تاثیر فاصله پرتو بر انتقال قطرات و پایداری جریان حوضچه مذاب استفاده میکند و شبیهسازی عددی را برای بررسی مکانیسم شکلگیری عیوب جوشکاری ترکیب میکند. نتایج نشان میدهد که فاصله تیر مناسب میتواند به جوشهایی با شکلدهی خوب و بدون عیوب جوشکاری آشکار دست یابد. هنگامی که فاصله پرتو خیلی نزدیک است، اثر جفت شدن بیش از حد بین لیزر و قوس منجر به انتقال قطرات ناپایدار و جریان حوض مذاب می شود و در نتیجه عیوب جوشکاری مانند پاشش و زیر بریدگی ایجاد می شود. هنگامی که فاصله تیر بیش از حد زیاد باشد، اثر جفت شدن دو منبع گرما ضعیف می شود، تقویت جوش کاهش می یابد و ممکن است نقص تخلخل رخ دهد.
03 تجزیه و تحلیل گرافیکی:
از تصاویر مورفولوژی سطح جوش و مورفولوژی مقطعی-در زیر فواصل مختلف پرتو لیزر (شکل 1)، می توان دریافت که شکل گیری سطح جوش با فواصل پرتوهای لیزری مختلف به طور قابل توجهی تغییر می کند، در حالی که مورفولوژی مقطعی جوش ها در فواصل مختلف مشابه است، همه به نظر می رسد گوبل{3}. هنگامی که فاصله پرتو لیزر 4 میلی متر باشد، هیچ عیب جوشکاری آشکاری وجود ندارد و شکل گیری جوش بهینه است.
همانطور که از شکل 2 مشاهده می شود، با افزایش تدریجی فاصله بین فیبرهای نوری از 0 میلی متر به 8 میلی متر، فرکانس انتقال مدار کوتاه ابتدا کاهش می یابد و سپس افزایش می یابد.
همانطور که از شکل 3 مشاهده می شود، هنگامی که از جوشکاری MAG خالص استفاده می شود، در حالت انتقال جت، جهت انتقال جت در امتداد خط تاخیری نوک سیم است. هنگامی که لیزر برای جوشکاری هیبریدی اضافه می شود، زاویه انحراف انتقال جت به طور قابل توجهی تغییر می کند.
از نمودار آماری در شکل 5، می توان دریافت که فرکانس انتقال مدار کوتاه ابتدا کاهش می یابد و سپس افزایش می یابد. با افزایش فاصله بین فیبرهای نوری از 0 میلی متر به 4 میلی متر، مقدار زاویه انحراف انتقال جت به تدریج کاهش می یابد. هنگامی که فاصله فیبر بیشتر به 6-8 میلی متر افزایش می یابد، اثر لیزر بر زاویه انحراف انتقال جت به تدریج ناپدید می شود.
همانطور که از شکل 6 مشاهده می شود، بخشی از عیوب پاشش از انتقال ناپایدار مدار کوتاه- ناشی می شود. در T{3}} ms، پل فلزی مذاب دچار پدیده «پارگی گردنی» میشود و پاششهای ریز زیادی ایجاد میکند.
همانطور که از شکل 7 مشاهده می شود، به دلیل تأثیر نیروهای بخار فلز در داخل سوراخ کلید و ضربه ناشی از انتقال قطرات، در موقعیت عقب سوراخ کلید، فلز مذاب روی سطح حوضچه جوش خیلی سریع جریان می یابد و از حوض جدا می شود و عیب های پاششی ایجاد می کند.
از نتایج شبیهسازی عددی در شکل 8، میتوان دریافت که تحت تأثیرات ترکیبی لیزر و قوس، دمای فلز مذاب در نزدیکی مرکز حوضچه مذاب بالاتر و سرعت جریان سریعتر است. این باعث می شود که فلز مذاب به سمت مرکز استخر جمع شود. با سرد شدن جوش، فلز مذاب دو طرف تحت تأثیر نیروی مارانگونی به حرکت خود به سمت ناحیه میانی ادامه می دهد و در نتیجه عیوب زیر برش در دو طرف جوش ایجاد می شود.
همانطور که از شکل 9 مشاهده می شود، زمانی که فاصله بین رشته ها خیلی زیاد باشد، اثر پیش گرمایش قوس ضعیف می شود، اثر گرمایش لیزر در قسمت پایینی سوراخ کلید کاهش می یابد و پایداری سوراخ بدتر می شود. به دلیل انتقال انرژی ناکافی به پایین جوش، نیمه پایینی سوراخ کلید ناپایدار می شود و نمی تواند به طور مداوم باز بماند و خروج حباب های گاز داخلی را دشوار می کند و در نهایت منجر به نقص تخلخل می شود.
03 خلاصه و چشم انداز
این مقاله از جوشکاری هیبریدی -لیزر قدرتمند-MAG روی فولاد AH36 با ضخامت 12 میلیمتر برای مطالعه شکلگیری جوش، انتقال قطرات و رفتار جریان حوضچه مذاب استفاده میکند. علاوه بر این، تأثیر فاصله سیم لیزر بر فرآیند جوشکاری و مکانیسم تشکیل نقص جوش مورد بحث قرار میگیرد. نتایج اصلی به شرح زیر است: (1) هنگامی که توان لیزر 9.5 کیلو وات است، سرعت تغذیه سیم 10 متر در دقیقه، سرعت جوش 1.8 متر در دقیقه، و فاصله سیم لیزر 4 میلیمتر است، بهترین شکلدهی جوش با تقویت جوش 0.28 میلیمتر و پهنای جوش 0 میلیمتر، بدون بریدگی، 5، حاصل میشود. تخلخل. (2) فاصله سیم لیزر به طور قابل توجهی بر شکل انتقال قطرات (جت + انتقال مدار کوتاه{16}) تأثیر میگذارد. با افزایش فاصله سیم لیزر، فرکانس انتقال مدار کوتاه ابتدا کاهش مییابد و سپس افزایش مییابد. وقتی فاصله سیم لیزر 0، 2، 4، 6 و 8 میلی متر باشد، فرکانس انتقال مدار کوتاه به ترتیب 161 هرتز، 124 هرتز، 95 هرتز، 116 هرتز و 138 هرتز است. زاویه انحراف انتقال جت با افزایش فاصله سیم کاهش می یابد. هنگامی که فاصله سیم بیشتر از 6 میلی متر است، زاویه انحراف دیگر تحت تأثیر فاصله سیم قرار نمی گیرد، که مطابق با جوشکاری تک MAG است. انتقال قطرات مدار کوتاه{37} باعث ایجاد گردن و پارگی پل فلزی مایع میشود و قطرات فلزی کوچک متعددی را تشکیل میدهد که بیشتر تحت تأثیر بخار فلزی خارج شده از سوراخ کلید قرار میگیرد و منجر به پاشش میشود. علاوه بر این، حوضچه مذاب تحت تأثیر ستون بخار و نیروی ضربه ای انتقال قطرات قرار می گیرد و باعث افزایش سرعت جریان فلز مذاب در سمت عقب می شود. هنگامی که فلز مذاب به صورت مورب به سمت بالا با سرعت 0.3 متر بر ثانیه جریان می یابد، بخشی از فلز مذاب از حوضچه جدا می شود و پاشش را تشکیل می دهد. فلز مذاب در{44} ناحیه دمیده شده گاز و اطراف سوراخ کلید به طور مداوم به سمت عقب جریان مییابد و باعث میشود قسمت پشتی استخر بالا بیاید. همانطور که ناحیه جوش به تدریج جامد می شود، تحت نیروی مارانگونی، فلز مذاب در طرف های نسبتا سردتر جوش به سمت مرکز داغ جریان می یابد و فلز مذاب کافی در نوک جوش باقی نمی ماند و در نتیجه نقص های زیر برش ایجاد می شود. اثر جفت بین لیزر و قوس به طور قابل توجهی ضعیف می شود و باعث می شود که حوضچه های مذاب لیزر و قوس تقریباً از هم جدا شوند و انرژی منتقل شده به انتهای جوش کاهش یابد. این امر پایداری در پایین سوراخ کلید را کاهش می دهد و خروج حباب ها از حوضچه مذاب را دشوار می کند و در نهایت با سرد شدن و جامد شدن جوش، نقص های تخلخل ایجاد می کند.
