01
Punti ewlenin tal-Karta
Lejżers ta' qawwa ultra-għolja- jippermettu l-iwweldjar ta'-pass wieħed ta' komponenti ta' sezzjoni-oħxon, li joffru vantaġġi bħal effiċjenza għolja u spiża baxxa; madankollu, l-okkorrenza ta 'difetti humping tfixkel l-applikazzjoni prattika tagħhom. Dan l-istudju jipproponi metodu għat-trażżin tad-difetti tal-humping ibbażat fuq l-istrutturar tal-wiċċ tal-butt-interfaces tal-ġonta, li jikseb b'suċċess l-iwweldjar b'pass-uniku ta'-kwalità għolja tal-istainless steel ħoxna ta' 20 mm. Ġie stabbilit mudell Computational Fluid Dynamics (CFD) li jinkorpora karatteristiċi tal-mikrostruttura tal-wiċċ, u r-riżultati tas-simulazzjoni tiegħu wrew qbil tajjeb mad-dejta sperimentali. It-tessuti tal-wiċċ jeżerċitaw żewġ effetti diretti primarji: jippromwovi l-espansjoni tal-pool imdewweb u jsaħħaħ l-assorbiment tal-enerġija tal-lejżer, u b'hekk jiffaċilita t-tranżizzjoni tal-keyhole minn stat mhux-penetranti għal stat penetranti. Il-metall imdewweb ħdejn il-ħitan keyhole juri veloċitajiet tanġenzjali ogħla filwaqt li simultanjament jinibixxi l-fluss 'l isfel tat-tidwib; barra minn hekk, in-nuqqas ta' żona ta'-veloċità baxxa fil-qiegħ tal-ġabra mdewba tippermetti t-tensjoni-tal-wiċċ-immexxija lura-tal-ġenb tat-tidwib, u b'hekk trażżan il-formazzjoni ta' difetti ta' humping. Il-ħjatat ta' weldjatura li jirriżultaw fihom ħbub irqaq u proporzjon ogħla ta' konfini tal-ħbub tal--angolu baxx, li juru saħħa tat-tensjoni u elongazzjoni eċċellenti. Il-bidliet fil-mikrostruttura tal-weldjatura joħorġu miċ-ċikli termali aktar intensi esperjenzati mill-pool imdewweb, filwaqt li t-titjib fil-proprjetajiet mekkaniċi huwa attribwit primarjament għall-kwalità mtejba tal-formazzjoni tal-weldjatura. Dan il-metodu ma jeħtieġ l-ebda tagħmir awżiljarju addizzjonali matul il-proċess tal-iwweldjar, li joffri soluzzjoni promettenti ħafna għall-applikazzjoni industrijali tal-iwweldjar b'pass wieħed tal-laser ta' qawwa ultra{-high-single-fil-manifattura ta' komponenti ta' sezzjoni-ħoxna.
02
**Ħarsa ġenerali tat-test sħiħ**
L-indirizzar tal-isfidi assoċjati mal-iwweldjar b'pass wieħed tal-laser ta' qawwa ultra-high-single- ta' pjanċi ħoxnin-speċifikament is-suxxettibbiltà tiegħu għal difetti "humping" minkejja l-effiċjenza għolja u l-ispiża baxxa tiegħu, u d-dipendenza ta' metodi eżistenti ta' soppressjoni fuq tagħmir awżiljarju addizzjonali-dan l-istudju jipproponi metodu ta' mikro{{6}{6}{6}{6}istruttazzjoni konġunta tal-wiċċ sezzjonijiet trasversali, li jutilizzaw azzar inossidabbli awstenitiku 316L ħxuna ta' 20 mm bħala l-materjal sperimentali. Mikro-strutturi tal-wiċċ b'parametri li jvarjaw ġew iffabbrikati permezz ta' skanjar tal-grilja tal-lejżer pulsat (magħmul bħala P-0 għall-grupp ta' kontroll mhux-strutturat, fejn il-parametri kollha ġew issettjati għal żero; u P{-1 sa P{-4 għal kull mikro-strutturat grupp ta' skanjar, li jvarja minn 0101. fil-qawwa tal-laser u l-frekwenza tal-polz). Barra minn hekk, ġie stabbilit mudell CFD li jinkorpora karatteristiċi tal-mikro-struttura tal-wiċċ, u l-investigazzjoni twettqet bl-użu ta' sett komprensiv ta' tekniki inklużi mikroskopija konfokali bil-lejżer, diffrazzjoni ta' backscatter tal-elettroni (EBSD), ittestjar tat-tensjoni, u immaġini ta'-veloċità għolja. Ir-riżultati sperimentali juru li l-grupp ta' parametri P-2 (qawwa tal-laser: 90 W; frekwenza tal-polz: 100 Hz) effettivament irażżan id-difetti tal-humping, u b'hekk jikseb iwweldjar b'pass wieħed ta'-kwalità għolja-. Il-mekkaniżmu sottostanti jinvolvi mikro-strutturar tal-wiċċ li jippromwovi l-espansjoni tal-ġabra tat-tidwib u l-assorbiment tal-enerġija tal-lejżer, u b'hekk tiffaċilita t-tranżizzjoni tal-keyhole minn stat mhux-penetranti għal stat penetranti. Din it-tranżizzjoni tirriżulta f'veloċità tanġenzjali miżjuda tal-metall imdewweb ħdejn il-ħitan tat-toqba tas-serratura, inibizzjoni tal-fluss 'l isfel tat-tidwib, u l-eliminazzjoni ta' żoni ta '-veloċità baxxa fil-qiegħ tal-pool tat-tidwib. Fl-istess ħin, il-mikrostruttura tal-weldjatura turi rfinar tal-qamħ u proporzjon imnaqqas tal-konfini tal-qamħ-angolu baxx; konsegwentement, is-saħħa tat-tensjoni u t-titwil jilħqu 96% u 65% tal-valuri tal-metall bażiku, rispettivament. Dan il-metodu ma jeħtieġ l-ebda tagħmir awżiljarju addizzjonali, li joffri flessibilità u versatilità għolja, u jipprovdi soluzzjoni vijabbli għall-applikazzjoni industrijali ta 'wweldjar bil-lejżer ta' qawwa ultra-għolja ta 'pjanċi ħoxnin. Madankollu, l-istudju jirrikonoxxi wkoll ċerti limitazzjonijiet - bħar-rekwiżit għal pass ta 'proċessar addizzjonali u n-nuqqas ta' korrelazzjoni definita b'mod ċar bejn materjali speċifiċi u ħruxija ottimali tal-wiċċ - li jindika l-ħtieġa għal aktar riċerka u rfinar fil-futur.
03
Analiżi Viżwali
Il-Figura 1 turi li l-wiċċ tal-kampjun P-0 (a, f) ma juri l-ebda mikrostrutturi, li jidher kompletament lixx u ċatt. Il-kampjun P-1 (b, g)-ipproċessat bl-użu ta' qawwa baxxa u veloċità għolja ta' skannjar (45 W, 150 Hz)-karatteristiċi mqassma, -skala tal-ħut-bħal pools ta' tidwib (Ra=6.23 μm). Il-kampjun P-2 (c, h)-ipproċessat f'90 W u 100 Hz-juri skanalaturi kontinwi, immewweġ-bħal skanalaturi (Ra=10.43 μm) mingħajr ebda tixrid ta' akkumpanjament. Kampjuni P-3 (d, i) u P-4 (e, j) - ipproċessati f'livell ta 'qawwa ogħla (120 W) - juru valuri Ra li jilħqu 20.48 μm u 26.43 μm, rispettivament, ikkaratterizzati mill-preżenza ta' skanalaturi fil-fond u partiċelli spatter. Dawn ir-riżultati juru li l-mikrostrutturi tal-grupp P-2 għandhom ħruxija moderata; din il-konfigurazzjoni tiżgura b'mod effettiv l-assorbiment tal-enerġija tal-lejżer filwaqt li fl-istess ħin tevita lakuni eċċessivi, u b'hekk tistabbilixxi pedament sod għas-soppressjoni tad-difetti tal-humping. B'kuntrast, il-kampjun P-0 - li għadda minn ebda trattament ta 'strutturar tal-wiċċ - ma jistax jikseb dan l-effett ta' benefiċċju.
04
Sommarju
Dan l-istudju jipproponi metodu ta 'mikro-strutturar tal-wiċċ għall-ġonot tal-butt, li jikseb b'suċċess is-soppressjoni tad-difetti tal-"ħotba" matul l-iwweldjar bil-lejżer ta' qawwa-waħda, ultra-high-ta' 20 mm ħoxna stainless steel 316L. Dan l-approċċ jippermetti l-produzzjoni ta' ġonot ta'-kwalità għolja mingħajr il-ħtieġa ta' tagħmir awżiljarju addizzjonali. Il-metodu juża laser pulsat biex jiffabbrika mikro-strutturi ta 'ħruxija moderata fuq il-wiċċ tal-ġonta (b'distakk tal-butt li jvarja minn 1/15 sa 2/15 tad-dijametru tal-post tal-laser). Min-naħa waħda, dan jippromwovi l-espansjoni tal-pool tal-weldjatura u jsaħħaħ l-assorbiment tal-enerġija tal-lejżer, u b'hekk jiffaċilita t-tranżizzjoni tal-keyhole minn stat magħluq għal stat stabbli u li jippenetra bis-sħiħ. Min-naħa l-oħra, billi tisfrutta l-effett Marangoni, iżżid il-veloċità tanġenzjali tal-metall imdewweb ħdejn il-ħitan tat-toqob tas-serratura, u b'hekk jinibixxi l-fluss 'l isfel tat-tidwib u jelimina żoni ta' veloċità baxxa-fil-qiegħ tal-pool tal-weldjatura, b'mod fundamentali tnaqqas l-akkumulazzjoni tat-tidwib fil-bażi. Barra minn hekk, il-mikro-istrutturar tal-wiċċ jissuġġetta l-ħjata ta' weldjatura għal temperaturi ogħla ogħla u ħinijiet ta' residenza estiżi f'temperaturi elevati, li jirriżulta f'raffinament tal-qamħ. Fl-aħħar mill-aħħar, dan iwassal għal proprjetajiet mekkaniċi mtejba, bis-saħħa tat-tensjoni u t-titwil tal-ġonta jilħqu 96% u 65% tal-valuri tal-metall bażiku, rispettivament. Meta mqabbel ma' tekniki tradizzjonali-bħal metodi-megħjuna bil-vakwu jew assistiti elettromanjetikament-dan l-approċċ joffri flessibilità superjuri u applikabilità wiesgħa; teoretikament, huwa adattat biex jgħaqqad ħjatat twal u uċuħ mgħawġa fuq diversi ħxuna ta 'materjal. Madankollu, jibqgħu ċerti limitazzjonijiet, inkluż ir-rekwiżit għal passi addizzjonali ta 'proċessar u n-nuqqas ta' korrelazzjonijiet definiti b'mod ċar bejn materjali speċifiċi u l-parametri ottimali tal-ħruxija tal-wiċċ tagħhom; konsegwentement, ir-riċerka futura għandha tiffoka fuq l-ottimizzazzjoni ulterjuri tal-effiċjenza tal-proċess ta' mikro-istrutturar.
