01 Presentació del paper
Els aliatges d'alumini, a causa de la seva alta reflectivitat i alta conductivitat tèrmica, tendeixen a produir esquitxades en la soldadura làser tradicional a causa de la densitat d'energia excessiva i els forats inestables, que afecta la qualitat de la soldadura i el rendiment dels components. Aquest estudi investiga el mecanisme mitjançant experiments (establir diferents potències totals de làser, relacions de potència nucli/anell i velocitats de soldadura, observant plomes de vapor i dinàmiques d'esquitxades amb una càmera d'alta-velocitat i analitzant la morfologia de la soldadura amb un microscopi de camp-de -multifísica transitòria) i simulacions numèriques tridimensionals. Revela que el làser anular preescalfa la vora frontal de la piscina fosa, reduint les fluctuacions en l'absorció del làser i estabilitzant l'ejecció del plomall de vapor per suprimir les esquitxades. A més, es va establir un model quantitatiu que vincula la temperatura de preescalfament amb la potència total, la relació de potència de l'anell i la velocitat de soldadura, cosa que suggereix que la temperatura de preescalfament hauria d'estar dins del rang entre els punts de fusió i ebullició del material base. L'estudi deriva criteris per seleccionar paràmetres de procés-sense esquitxades, i els experiments confirmen que les esquitxades es redueixen significativament dins d'aquest rang de paràmetres, proporcionant orientació teòrica i estratègies d'aplicació industrial per a la soldadura làser d'alta-qualitat d'aliatges altament reflectants.
02 Resum
Aquest article es basa en un mètode que combina experiments i simulació numèrica acoblada multifísica transitòria tridimensional-. L'experiment es va dirigir a 6061 plaques d'aliatge d'alumini, establint sis relacions de potència nucli/anell (10:0 a 0:10), tres velocitats de soldadura (40 mm/s, 60 mm/s, 80 mm/s) i una potència làser total fixa (6000 W). Es van utilitzar càmeres-d'alta velocitat per observar plomes de vapor i esquitxades, microscopis d'ultra-profunditat-de-camp per analitzar la morfologia de la soldadura, i es va dissenyar un experiment comparatiu amb potència central fixa. La simulació numèrica va utilitzar un model CFD per simular el flux de calor de la piscina fosa, l'absorció del làser i altres processos físics. Els experiments van trobar que com més gran és la proporció de potència làser en anell, més uniforme és la superfície de soldadura (la diferència entre el pic{18}}a-la vall es va reduir d'1,40 mm a 0,41 mm) i la freqüència d'esquitxades va disminuir un 65%. També va revelar que el làser d'anell preescalfa la part frontal de la piscina de fusió, redueix el rang de fluctuació de l'absorció del làser i estabilitza el plomall de vapor, que suprimeix les esquitxades. Finalment, es va establir un model quantitatiu de temperatura de preescalfament i paràmetres de procés, suggerint que la temperatura de preescalfament hauria d'estar entre el punt de fusió del material base i el punt d'ebullició. Es van derivar i verificar els paràmetres del procés-sense esquitxades, proporcionant una guia teòrica per a la soldadura làser-sense esquitxades d'aliatges d'alumini.
03 Anàlisi d'Imatge i Text
La figura 1 conté dues dades bàsiques: en primer lloc, la figura 1(a) presenta la configuració del maquinari bàsic de la soldadura làser en mode anell ajustable, incloses les posicions i connexions de components com el dispositiu làser de fibra programable CFX-8000, el robot, el capçal de processament làser i la càmera d'alta velocitat-, aclarint la lògica operativa i els paràmetres experimentals de configuració del maquinari bàsic i experimental. observacions d'esquitxades i plomalls de vapor, garantint l'estandardització de les operacions experimentals i la recollida de dades; en segon lloc, la figura 1 (b) visualitza processos físics clau en la soldadura làser, com ara el canvi de fase, l'absorció del làser i la dinàmica del vapor, construint un marc físic per a la interacció entre el làser i els materials, proporcionant una base teòrica per a simulacions numèriques acoblades a camps multifísics transitoris tridimensionals i ajudant a entendre els mecanismes subjacents de formació d'esquitxades.
04 Conclusió
Aquest estudi se centra en el problema de les esquitxades en la soldadura làser anular ajustable d'aliatges d'alumini. Mitjançant experiments (establint diferents relacions de potència nucli/anell, velocitats de soldadura, combinades amb l'observació mitjançant càmeres d'alta velocitat i microscopis de camp-de-profunditat estesa) i simulacions numèriques acoblades multifísiques transitòries en tres-dimensionals, el mecanisme pel qual els làsers anulars suprimeixen les esquitxades frontals{{5} es va revelar l'absorció del làser i l'estabilització del plomall de vapor-. Es va establir un model quantitatiu que relaciona la temperatura de preescalfament amb els paràmetres del procés, proposant que la temperatura de preescalfament hauria d'estar entre el punt de fusió i el punt d'ebullició del material base. No s'ha derivat ni verificat experimentalment cap criteri de-paràmetre del procés d'esquitxades, cosa que va aclarir l'interval de selecció de paràmetres per a la soldadura-sobre esquitxades d'aliatges d'alumini. Això pot guiar les indústries que depenen de components d'alumini lleugers, com ara la fabricació d'automòbils, per abordar els problemes comuns d'esquitxades altes i mala qualitat de soldadura en la soldadura per làser convencional, promovent el desenvolupament d'aplicacions industrials d'alta-qualitat i altament estables de soldadura làser d'aliatge d'alumini.
