Introducció
L'aplicació generalitzada de la soldadura làser per als aliatges d'alumini en la producció industrial ha donat beneficis significatius per al desenvolupament sostenible i el progrés socioeconòmic, ja que alhora millora la resistència de la soldadura i redueix el consum d'energia. Malgrat les perspectives prometedores d'aquests aliatges, la investigació actual que aborda específicament la reducció del consum d'energia durant els seus processos de soldadura per làser segueix sent limitada. Aquest estudi aconsegueix el doble objectiu de millorar la força de les articulacions i reduir el consum d'energia mitjançant la incorporació de traces de nanotubs de carboni a l'aliatge d'alumini 2A12. L'estudi defineix "eficiència de soldadura", estableix un model de consum d'energia per a la soldadura làser d'aliatges d'alumini i realitza una anàlisi comparativa entre el procés de soldadura làser amb addició de nanotubs de carboni i el procés estàndard de soldadura làser. Els resultats demostren que l'addició de traces de nanotubs de carboni comporta una reducció del consum d'energia de més del 33% i un augment de la força de les articulacions de 101 MPa. A més, en comparació amb altres processos de soldadura per làser per a aliatges d'alumini que es descriuen a la literatura existent, aquesta tècnica presenta avantatges importants d'estalvi-d'energia. Aquestes millores de rendiment s'atribueixen al fet que els nanotubs de carboni traces augmenten la taxa d'absorció del làser de l'aliatge d'alumini, mentre que els nanotubs que queden dins de l'articulació actuen com a mitjà de reforç. Aquest estudi ofereix nous coneixements i metodologies per aconseguir una soldadura d'aliatges d'alumini de baixa-carboni i alta-qualitat.
Aquest estudi va millorar significativament l'eficiència energètica de la soldadura làser d'aliatge d'alumini i va reduir el consum d'energia de soldadura mitjançant l'addició de traces de nanotubs de carboni. En primer lloc, es va realitzar una anàlisi comparativa entre el procés de soldadura làser estàndard i el procés de soldadura làser que incorpora nanotubs de carboni, basant-se en models de consum energètic i d'eficiència de soldadura establerts. En segon lloc, el procés LC-3 es va comparar amb les dades de consum d'energia làser informades a la literatura rellevant. Simultàniament, les propietats mecàniques-una mètrica crítica per a la qualitat de la soldadura-es van incorporar al marc d'avaluació de cada unió. Finalment, es va dilucidar la correlació intrínseca entre les capacitats d'estalvi d'energia del procés LC-3 i el rendiment millorat de les juntes soldades. Les conclusions clau es resumeixen de la següent manera:
En comparació amb el procés de soldadura per làser estàndard, el procés de soldadura per làser que incorpora traces de nanotubs de carboni (LC-3) va demostrar un augment del 33% en l'eficiència de la soldadura i va aconseguir un estalvi d'energia d'aproximadament un 33%. A més, el procés LC-3 va mostrar avantatges importants pel que fa a la reducció del consum de material.
En relació amb els processos existents, el procés LC-3 va aconseguir la màxima eficiència de soldadura, arribant als 60 mm²/s·kW. Per als aliatges d'alumini de gruix equivalent, el procés LC-3 també va demostrar el menor consum d'energia làser.
Les característiques superiors d'-estalvi d'energia i d'alta-eficiència del procés LC-3 provenen principalment de les propietats úniques d'absorció de llum dels nanotubs de carboni. En omplir la costura de soldadura, aquests nanotubs van millorar significativament la taxa d'absorció d'energia làser de l'aliatge d'alumini, minimitzant així la pèrdua d'energia làser durant les etapes inicials del procés de soldadura.
