01
Paberi esiletõstmised
Üli-suure-võimsusega laserid võimaldavad ühe-käiguga paksude-osade keevitamist, pakkudes eeliseid, nagu kõrge efektiivsus ja madal hind; mügarefektide tekkimine takistab aga nende praktilist rakendamist. Selles uuringus pakutakse välja meetod, mille abil kõrvaldada mügarefektid, mis põhinevad põkkliidese{5}}pinnatekstuuril, saavutades edukalt 20 mm paksuse roostevaba terase-kvaliteetse ühekäigulise-keevituse. Loodi pinna mikrostruktuuri tunnuseid sisaldav Computational Fluid Dynamics (CFD) mudel ja selle simulatsioonitulemused näitasid head kokkusobivust katseandmetega. Pinna tekstureerimisel on kaks peamist otsest mõju: see soodustab sulabasseini laienemist ja suurendab laserenergia neeldumist, hõlbustades seeläbi võtmeaugu üleminekut mitteläbivast olekust läbitungivasse olekusse. Sulametallil võtmeaugu seinte lähedal on suurem tangentsiaalne kiirus, samal ajal pärssides sulatise allavoolu; pealegi võimaldab madala-kiirusega tsooni puudumine sulabasseini põhjas pind-pinge-suunatud tagasi-külgmise sulatise kokkutõmbumist, takistades seeläbi mügarefektide teket. Saadud keevisõmblustel on peenemad terad ja suurem osa madala-nurgaga terapiiridest, millel on suurepärane tõmbetugevus ja pikenemine. Keevisõmbluse mikrostruktuuri muutused tulenevad sulavanni intensiivsematest termilistest tsüklitest, samas kui mehaaniliste omaduste paranemine on peamiselt tingitud keevisõmbluse moodustumise paranenud kvaliteedist. See meetod ei nõua keevitusprotsessi ajal täiendavaid abiseadmeid, pakkudes väga paljulubavat lahendust üli-suure-läbikäiguga laserkeevituse{23}}tööstuslikuks kasutamiseks paksude -profiilkomponentide valmistamisel.
02
**Täielik tekstülevaade**
Lahendada väljakutseid, mis on seotud paksude plaatide üli{0}}suure võimsusega-suure võimsusega laserkeevitusega-paksete plaatide-, eriti selle vastuvõtlikkusele "kuhjuvate" defektide suhtes, hoolimata selle kõrgest tõhususest ja madalast kulust, ning olemasolevate summutusmeetodite sõltuvusest täiendavatest abiseadmetest-}pinna struktureerimise meetod{5. põkk-vuukide-ristlõigetega, kasutades katsematerjalina 20 mm paksust 316L austeniitset roostevaba terast. Erinevate parameetritega pinnamikro-struktuurid valmistati impulsslaservõrgu skaneerimisega (struktureerimata kontrollrühma jaoks tähistati kui P-0, kus kõik parameetrid määrati nulliks; ja P-1 kuni P-4 iga mikro-skannimisa. mm struktureeritud struktuuriga rühmade jaoks. erinevad laseri võimsuse ja impulsi sageduse poolest). Lisaks loodi pinna mikro{26}}struktuuri tunnuseid sisaldav CFD-mudel ja uurimine viidi läbi laiaulatusliku tehnikakomplekti abil, sealhulgas laserkonfokaalne mikroskoopia, elektronide tagasihajumise difraktsioon (EBSD), tõmbekatse ja kiire{28}}pildistamine. Katsetulemused näitavad, et parameetrite rühm P-2 (laseri võimsus: 90 W; impulsi sagedus: 100 Hz) summutab tõhusalt mügarefekte, saavutades seeläbi kvaliteetse-kvaliteetse ühekäigulise-keevituse. Selle aluseks olev mehhanism hõlmab pinna mikro{37}}struktureerimist, mis soodustab sulamisbasseini paisumist ja laserenergia neeldumist, hõlbustades seeläbi võtmeaugu üleminekut mitteläbivast olekust läbitungivasse olekusse. Selle ülemineku tulemuseks on sulametalli tangentsiaalse kiiruse suurenemine võtmeaukude seinte lähedal, sulatise allavoolu pidurdamine ja madala kiirusega tsoonide kõrvaldamine sulatise põhjas. Samal ajal on keevisõmbluse mikrostruktuuril tera viimistletud ja madalate{41}}nurkade terapiiride osakaal on väiksem; järelikult ulatuvad tõmbetugevus ja pikenemine vastavalt 96% ja 65% mitteväärismetalli väärtustest. See meetod ei nõua täiendavaid abiseadmeid, pakkudes suurt paindlikkust ja mitmekülgsust ning pakub elujõulise lahenduse paksude plaatide ülisuure võimsusega laserkeevituse tööstuslikuks kasutamiseks. Siiski tunnistab uuring ka teatavaid piiranguid, nagu täiendava töötlemisetapi nõue ning konkreetsete materjalide ja optimaalse pinnakareduse vahelise selgelt määratletud korrelatsiooni puudumine, mis viitab vajadusele tulevikus täiendavate uuringute ja täiustamise järele.
03
Visuaalne analüüs
Joonis 1 illustreerib, et proovi P-0 (a, f) pinnal ei ole mingeid mikrostruktuure, see on täiesti sile ja tasane. Näidis P-1 (b, g)-töödeldud väikese võimsusega ja suure skaneerimiskiirusega (45 W, 150 Hz)-omab astmelisi, kala-skaala-taolisi sulakogumeid (Ra=6.23 μm). Proovil P-2 (c, h)-töödeldud 90 W ja 100 Hz juures-kuvatakse pidevad, lainetus-taolised sooned (Ra=10.43 μm) ilma kaasneva pritsmeta. Suurema võimsusega (120 W) töödeldud proovide P-3 (d, i) ja P-4 (e, j) Ra väärtused ulatuvad vastavalt 20,48 μm ja 26,43 μm, mida iseloomustavad sügavad sooned ja pritsmeosakesed. Need tulemused näitavad, et P-2 rühma mikrostruktuurid on mõõduka karedusega; see konfiguratsioon tagab tõhusalt laserenergia neeldumise, vältides samal ajal liigseid lünki, pannes sellega tugeva aluse küürusvigade mahasurumisele. Seevastu proov P-0, mis ei ole läbinud pinna struktureerimist, ei suuda seda kasulikku mõju saavutada.
04
Kokkuvõte
Selles uuringus pakutakse välja põkkliidete pinna mikro-struktureerimise meetod, mis võimaldab edukalt tõrjuda "küür" defekte 20 mm paksuse 316L roostevaba terase ühekordsel-üli-suure võimsusega-laserkeevitamisel. See lähenemisviis võimaldab toota kvaliteetseid-liideid ilma täiendava abiseadmeta. Meetod kasutab impulsslaserit, et valmistada liigesepinnale mõõduka karedusega mikrostruktuure (põpuvahe on 1/15 kuni 2/15 laserpunkti läbimõõdust). Ühest küljest soodustab see keevisvanni laienemist ja suurendab laserenergia neeldumist, hõlbustades seeläbi võtmeaugu üleminekut suletud olekust stabiilsesse, täielikult läbitungivat olekusse. Teisest küljest suurendab see Marangoni efekti võimendades sulametalli tangentsiaalset kiirust lukuaugu seinte lähedal, pärssides seeläbi sulatise allavoolu ja kõrvaldades madala kiirusega tsoonid keevisvanni põhjas, vähendades oluliselt sulatise kogunemist põhjas. Veelgi enam, pinna mikro{18}}struktureerimine allutab keevisõmbluse kõrgemale tipptemperatuurile ja pikeneb viivitusaeg kõrgetel temperatuuridel, mille tulemuseks on tera rafineeritumine. Lõppkokkuvõttes toob see kaasa paremad mehaanilised omadused, kusjuures liite tõmbetugevus ja pikenemine ulatuvad vastavalt 96% ja 65% mitteväärismetalli väärtustest. Võrreldes traditsiooniliste tehnikatega-nagu vaakum-toega või elektromagnetilise abiga meetodid-, pakub see lähenemine suurepärast paindlikkust ja laialdast rakendatavust; teoreetiliselt sobib see pikkade õmbluste ja kõverate pindade ühendamiseks erineva paksusega materjaliga. Siiski säilivad teatud piirangud, sealhulgas nõue täiendavate töötlemisetappide järele ning selgelt määratletud seoste puudumine konkreetsete materjalide ja nende optimaalsete pinnakareduse parameetrite vahel; järelikult peaksid tulevased uuringud keskenduma mikro-struktureerimisprotsessi tõhususe edasisele optimeerimisele.
