01 Paber Sissejuhatus: tänu oma erakordselt suurele eritugevusele on titaanisulamid kriitilised konstruktsioonimaterjalid lennunduses ja tipptasemel seadmete tootmises. Laserkeevitusprotsessi ajal on need sulamid aga altid sellistele probleemidele nagu plasma kõikumine, keevisõmbluse ebastabiilne läbitungimine ja kuumpragunemine. Ei traditsiooniline pidev laserkeevitus ega kaar{4}}laserhübriidkeevitus ei suuda usaldusväärselt saavutada stabiilset keevisõmbluse moodustumist, mida iseloomustab suur täpsus ja madal defektide määr; lisaks on tavapärastel suletud{5}ahelaga juhtimissüsteemidel raske ületada piiranguid, mis on seotud ebapiisava-reaalajas reageerimisvõimega ja suure sõltuvusega konkreetsetest protsessimudelitest. Mudel-tasuta kohanduv keevitamine-, mis põhineb spektraalomadustel-, on nendele väljakutsetele paljutõotav lahendus tänu selle täpsele soojussisendi juhtimisele ja kiirele regulatiivsele reageerimisele. Sellegipoolest jäävad titaanisulamite laserkeevitamise ajal keevisõmbluse läbitungimist reguleerivad spektraalomaduste evolutsioonilised mustrid ja dünaamilised reaktsioonimehhanismid suures osas ebaselgeks. Selle teadmiste lünga kõrvaldamiseks kasutab see uuring muutuva{13}parameetriga laserkeevituskatseid, et iseloomustada keevisõmbluste tüüpilist mikrostruktuuri ja sellega seotud plasma spektriomadusi. Nende spektraalsignaalide põhjal luuakse keevisõmbluse läbitungimise online kvantifitseerimismeetod, et uurida sisemisi korrelatsioone läbitungimise stabiilsuse, pragunemistundlikkuse ja keevitusparameetrite vahel. Seejärel rakendatakse spektri{16}}juhitavat mudelit{17}}vaba kontrollerit, et saavutada kõrge{{18}kvaliteetne keevitamine, samal ajal kui saadud ühenduste mehaanilisi omadusi ja keevisõmbluse moodustumise kvaliteeti hinnatakse põhjalikult. See uurimus pakub nii teoreetilist kui eksperimentaalset tuge titaanisulamite suure jõudlusega{20}}laserkeevituse teostamiseks.
02 Täisteksti ülevaade: Selles artiklis käsitletakse titaanisulamite pulsslaserkeevituse -kriitilisi väljakutseid, sulamisbasseini sügavuse tuvastamise raskusi, sulamisbasseini sügavuse tundlikkust erinevatest soojuse hajumise tingimustest põhjustatud kõikumiste suhtes ja traditsiooniliste juhtimismeetodite ebapiisavat täpsust. Kasutades spektraaldiagnostikat ja mudeli{{3}vaba adaptiivset juhtimist peamiste tehniliste lähenemisviisidena, uuritakse selles uuringus sulamisbasseini sügavuse sidustuvastust ja suletud ahelaga{4}}juhtimist. Töös luuakse eksperimentaalne platvorm plasmaspektri omandamiseks ja impulsslaserkeevitamiseks; muutuva kiirusega-keevituskatsete seeria kaudu hangib see vastavad andmed, mis seovad spektraalsignaalid sulamisbasseini sügavustega. See võrdleb dimensioonide vähendamise tehnikate-, nagu t-SNE ja UMAP-, tõhusust spektraalsete tunnuste eraldamisel ja konstrueerib BP närvivõrgu, et ennustada sulamiskogumi sügavust. Samal ajal valitakse iseloomulikuks parameetriks spektraalse intensiivsuse suhe R3 (Ti I 503,995 nm / Ti I 586,919 nm); põhineb Hammersteini mudelil ja osakeste sülemi optimeerimisel, tuvastatakse süsteemi dünaamilised omadused ja mudelivaba adaptiivne kontroller on loodud selleks, et saavutada sulamisbasseini sügavuse stabiilne juhtimine. Tulemused näitavad, et UMAP-i mõõtmete vähendamise abil töödeldud spektriomadused annavad suurima ennustustäpsuse (R²=0.982) ja spektri intensiivsuse suhe R3 avaldab märkimisväärset negatiivset korrelatsiooni sulamiskogumi sügavusega, võimaldades seeläbi sügavust reaalajas iseloomustada. Disainitud MFAC-kontrolleril on kiire settimisaeg ja minimaalne ületamine; muutuva soojuse hajumise tingimustes säilitas 87,3% keevisõmblustest stabiilse sulamisbasseini sügavuse vahemikus 2,20 ± 0,15 mm, standardhälbega ainult 0,0986. Selle uurimistööga saavutatakse titaanisulamite laserkeevitamisel edukalt sulatuskoguse sügavuse sidustuvastus ja stabiilne juhtimine, pakkudes tõhusat metoodikat keerukate komponentide keevituskvaliteedi täpseks reguleerimiseks lennundussektoris.
03 Illustreeritud analüüs: joonisel 1 on kujutatud spektraalandmete kogumist ja pulsslaserkeevitusprotsessi numbrilist simulatsiooni. See illustreerib iseloomuliku spektrijoone Ti I 503,995 nm intensiivsuse muutumise kõveraid erinevatel keevituskiirustel, samuti temperatuurivälja arengut keevitustsoonis impulsslaseriga kiiritamisel. Tulemused näitavad, et spektri intensiivsus näitab mittelineaarset seost keevituskiirusega. Keevituskiiruse kasvades soojussisend väheneb, -mis viib plasmaosakeste vähenemiseni-ja spektraaljoone intensiivsus algselt väheneb. Kui aga kiirust veelgi suurendatakse, suureneb keevisõmbluse sügavuse{9}}laiuse suhe{10}}; järelikult nihkub signaali saamise punkt plasma südamikule lähemale, põhjustades seejärel spektri intensiivsuse tõusu.
Joonisel 2 on skemaatiline illustratsioon keevisõmbluse läbitungimissügavuse eemaldamise protsessist. See demonstreerib metoodikat, mida rakendatakse titaanisulamist keevisõmblustele pärast impulsslaserkeevitust-, mis hõlmab pikisuunaliste metallograafiliste ristlõigete valmistamist, halltoonide teisendust, binariseerimist ja servade eemaldamist-, eristades seeläbi selgelt mitteväärismetalli keevisõmbluse sulandumistsoonist, automaatset mõõtmist ja sulamissügavust ning täpset identifitseerimist ja sulamissügavust. läbitungimissügavuse väärtuste kalibreerimine.
Joonisel 2 on skemaatiline illustratsioon keevisõmbluse läbitungimissügavuse eemaldamise protsessist. See demonstreerib metoodikat, mida rakendatakse titaanisulamist keevisõmblustele pärast impulsslaserkeevitust-, mis hõlmab pikisuunaliste metallograafiliste ristlõigete valmistamist, halltoonide teisendust, binariseerimist ja servade eemaldamist-, eristades seeläbi selgelt mitteväärismetalli keevisõmbluse sulandumistsoonist, automaatset mõõtmist ja sulamissügavust ning täpset identifitseerimist ja sulamissügavust. läbitungimissügavuse väärtuste kalibreerimine.
Joonisel 3 on esitatud erinevate meetoditega töödeldud andmete korrelatsioonikordaja kaart, mis illustreerib korrelatsioonikoefitsientide suurust sulamissügavuse ja kolme erineva lähenemisviisi abil eraldatud tunnuste vahel: t-SNE mõõtmete vähendamine, UMAP mõõtmete vähendamine ja spektri intensiivsuse suhe R3. Tulemused näitavad, et spektraalse intensiivsuse suhtel R3 (Ti I 503,995 nm / Ti I 586,919 nm) on kõrgeim korrelatsioon sulamissügavusega, saavutades koefitsiendi –0,886-, mis on oluliselt parem kui kahe mittelineaarse mõõtmete vähendamise meetodi, NE ja 9UM}}. See näitab, et spektraalse intensiivsuse suhe on sulamissügavuse muutuste suhtes kõige tundlikum ja sellel on kõige tugevam iseloomustamisvõime; seega toimib see põhifunktsioonina sulamissügavuse võrgutuvastamiseks ja mudelivabaks adaptiivseks juhtimiseks.
03 Kokkuvõte: käsitledes titaanisulamite impulss-laserkeevituse sulamisbasseini sügavuse kõikumisest ja võrgutuvastusest tulenevaid väljakutseid, uuritakse selles artiklis sulamisbasseini sügavuse tuvastamist ja mudeli{1}}tasuta adaptiivset juhtimist spektroskoopilisel diagnostikal. Plasma emissioonispektrite hankimisel ja t-SNE ja UMAP mõõtmete vähenemisest tuletatud tunnuste iseloomustamise efektiivsuse võrdlemisel spektri intensiivsuse suhetega avastati, et intensiivsussuhe R3 (Ti I 503,995 nm / Ti I 586,919) korreleerub tugevasti poolnm-ga. sügavus-täpsemalt, korrelatsioonikordaja -0,886-, võimaldades seega täpset iseloomustamist. Selle spektraalfunktsiooni põhjal konstrueeriti mudeli{17}vaba adaptiivne juhtimissüsteem, mis kasutas parameetrite optimeerimiseks Hammersteini mudeli ja osakeste sülemi optimeerimise algoritmi kombinatsiooni. Nii simulatsiooni- kui ka katsetulemused näitavad, et juhtimissüsteemil on kiire reageerimine ja minimaalne ületamine; Lisaks säilitab see isegi muutuvate soojuse hajumise tingimustes edukalt 87,3% keevisõmbluste sulamisbasseini sügavuse stabiilses vahemikus 2,20 ± 0,15 mm. See uuring realiseerib titaanisulamist laserkeevituses reaalajas-sulamisveekogude sügavuse jälgimise ja stabiilse juhtimise, pakkudes tõhusat tehnilist lahendust keevituskvaliteedi suletud ahelaga reguleerimiseks tipptasemel seadmete tootmises.
