01 Introduction: Welding thick-walled components is a critical step in the manufacturing of devices designed for extreme operating conditions, such as those used in controlled fusion. Conventional autogenous laser welding struggles to maintain the dynamic equilibrium of deep weld pools, while laser welding with wire feeding faces efficiency bottlenecks-such as unstable wire delivery and limited single-layer deposition height. To meet the urgent need for high-quality, high-efficiency thick-plate welding technology, this study proposes a pre-filled narrow-gap laser oscillation welding method. This technique replaces dynamic wire feeding with pre-filled strips, ingeniously combining the high efficiency of high-power (>10 kW) autogeenne laserkeevitus koos kitsa-vahetäitega keevitamise kihilise sadestamise eelistega. Uuring uurib keerulisi termofüüsikalisi koostoimeid üli-sügava keevisvanni (ulatuvad ühe läbimisega 15 mm) ja kitsa-vahega külgseinte vahel, paljastades mehhanismid, mille abil laservõnkeparameetrid reguleerivad keevisvanni voolu ja külgseinte sulandumist. Lõppkokkuvõttes saavutas see meetod edukalt 70 mm paksuste 316LN roostevabast terasest plaatide defektivaba keevitamise, suurendades oluliselt tootmise efektiivsust, tagades samal ajal kõrge kvaliteedi.
15 mm sügavuse keevisvanni vaatlemisel ülikitsas 2,5 mm vahes olevate füüsiliste piirangute ületamiseks töötas uurimisrühm kohandatud-külgvaate visuaalse kontrolli platvormi (kasutades GG17 klaasist sandwich-struktuuri) (joonis{6}}) ja F-pulber{7} tehnoloogiat. See võimaldas teadlastel selgelt jälgida makroskoopilist vedeliku dünaamikat ja mööduvat sulamiskäitumist keevisvannis.
Rist{0}}mikroskoopilised pildid näitavad selgelt võnkeamplituudi kriitilist rolli (joonis{1}}). Ilma võnkumiseta või väikese amplituudiga (1,2 mm) ei saa soojust tõhusalt külgsuunas üle kanda, mille tulemuseks on külgseina puudulik -of-fusioon (LOF) defektide määr kuni 37,28%. Kui aga võnkeamplituud on optimeeritud 1,8 mm-ni, jaotub laserenergia ühtlaselt külgseintele; keevisõmbluse ristlõige nihkub "naelapea" kujult laiale "ristkülikukujulisele" kujule ja LOF-defektide määr langeb 0% -ni.
Mitte-võnkuva laserkeevituse korral pole keevisvann mitte ainult kitsas ja kiiresti jahutatav, vaid ka sisemine võtmeauk on väga ebastabiilses olekus, mida iseloomustab sagedane paisumine ja kokkutõmbumine. Pindpinevusest (Marangoni efekt) juhindudes on sulametall väga vastuvõtlik asümmeetrilisele, kallutatud voolule. Selle kontrollimatu ühepoolse voolu tulemuseks on lõppkokkuvõttes hea sulandumine ühel keevisõmbluse poolel, põhjustades samal ajal vältimatult tõsiseid külgseina puudujääke--sulandumise teisel küljel (joonis 4).
Madalamad võnkeparameetrid põhjustavad ebapiisava külgmise soojussisendi ja asümmeetrilise keevisvanni voolu. Kui parameetrid on optimeeritud amplituudile 1,8 mm ja sagedusele 40 Hz, laieneb laseri külgmine kuumutustsoon tõhusalt, põhjustades keevisvanni geomeetria nihkumise "kitsast ja sügavast" "laiast ja madalast" (suurenenud laius ja vähendatud pikkus). Kuigi kõrgsageduslik -võnkumine kutsub esile mõningase pritsme, suurendab see režiim oluliselt võtmeaugu ja keevisvanni üldist stabiilsust ning parandab külgseinte märgumist, tagades lõpuks keevisõmbluse ja külgseinte tõhusa sulandumise (joonis . 5).
Joonis 6 illustreerib ilmekalt võnkeamplituudi otsustavat rolli keevisvanni ristlõike morfoloogia dünaamilise arengu reguleerimisel kogu võnketsükli jooksul. Madala võnkeamplituudi korral tekitab kõrgelt kontsentreeritud laserenergia kitsa-põhjaga koonilise keevisvanni; külgseinad saavad soojust peamiselt piiratud soojusjuhtivuse kaudu, mille tulemuseks on asümmeetriline kallutamine ja -sulandumisdefektide puudumine. Võnkumise amplituudi suurenedes akumuleerub soojus dünaamiliselt eelnevalt asetatud plaadi ja külgseinte vahelisele liidesele, mistõttu keevisvanni põhi laieneb U-kujuliseks. Optimeeritud suurema võnkeamplituudi korral jaotatakse laserenergia ühtlaselt ristisuunas, suurendades oluliselt külgseina niisutamist ja läbitungimissügavust. Lisaks ületab keevisõmblus kogu vasakpoolse-parempoolse võnketsükli jooksul (T0 kuni T0 + 16 ms),-otse kiirituse ja soojusjuhtivuse koosmõjul,{15}}üle termilise viivituse ja kogub pidevalt soojust; see laieneb vaheldumisi mõlema poole suunas sünkroonis kiire liikumisega, luues lõpuks täiuslikult tsentrosümmeetrilise morfoloogia.
Selles uuringus pakutakse välja ja süstemaatiliselt valideeritakse eeltäidetud kitsasvahega-laseriga võnkekeevitustehnika. See analüüsib põhjalikult mehhanisme, mille abil laservõnkumine kujundab ümber ultra-sügava sulabasseini sisemise termodünaamilise ja vedeliku-dünaamilise käitumise, mille tulemuseks on järgmised peamised järeldused: 1. Võnkumine häirib tavapärastele soojusallikatele tüüpilist kõrgelt kontsentreeritud, ühe -piigi energiajaotust, vähendades märkimisväärselt (tippenergiatihedust J27mm/7 mm-lt .96 mm-ni. J/mm²). See energia homogeniseerimine ja ümberjaotamine hoiab põhimõtteliselt ära liigse soojuse sisendi keevisõmbluse keskpunktis, suurendades samal ajal oluliselt kohalikku soojuse akumuleerumist külgseinte piiridel. 2. Võnkeparameetrite tekitatud intensiivne mehaaniline segamisefekt (sagedus: 40 Hz; amplituud: 1,8 mm voolupiirang) Sulabasseini vool muudetakse korrastamata, väga kalduvast-asümmeetrilisest-asümmeetrilisest olekust järjestatud, sümmeetriliseks ja jõuliseks konvektiivseks režiimiks, mis kiirendab radiaalset hõõrdumist ja kõrge temperatuuriga vedela metalli transportimist mõlema külgseina poole, mis on ebaefektiivne protsess{17}} summutus-defineeritud kui 1 Väiksem või võrdne 2A/D Väiksem või võrdne 1,5 (kus A on võnkeamplituud ja D on tühimiku laius)-tuletati rangelt ja kinnitati. See aken annab keevitusprotsessile erakordse vastupidavuse; selles vahemikus suudab protsess tõhusalt kohandada kõrvalekaldeid, mis on põhjustatud seadmete vibratsioonist või montaaživigadest, tagades külgseinte täiusliku 100% sulamise.
