01 Ħarsa Ġenerali tal-Karta
Fil-qasam tal-ipproċessar tal-lejżer, partikolarment fl-iwweldjar ta 'penetrazzjoni profonda, raġġi tradizzjonali Gaussian waħdieni, għalkemm għolja fid-densità tal-enerġija, ħafna drabi jirriżultaw f'distribuzzjoni tal-enerġija kkonċentrata żżejjed, li tista' faċilment twassal għal difetti bħal instabbiltà tat-toqob tas-sejħiet, spatter, u porożità. Biex tindirizza dawn il-kwistjonijiet, il-komunità akkademika pproponiet li tuża travi Bessel jew travi annulari biex tferrex l-enerġija, fosthom lejżers aġġustabbli ring mode (ARM) ġew ippruvati li jistabbilizzaw b'mod effettiv il-pool imdewweb u jrażżnu d-difetti. Madankollu, soluzzjonijiet ta 'raġġ kompost eżistenti ġeneralment jiffaċċjaw problemi bħal spiża għolja, tul fokali fiss, u aġġustament limitat tad-distribuzzjoni tal-enerġija spazjali. Pereżempju, lasers ċirku konvenzjonali ħafna drabi jeħtieġu li r-raġġi Gaussian u ċrieki jkunu fuq l-istess pjan fokali, li ma jistgħux jissodisfaw il-ħtiġijiet speċifiċi għal pożizzjonijiet fokali differenti fl-iwweldjar ta 'pjanċa ħoxna. Biex jingħelbu dawn il-limitazzjonijiet, dan l-istudju jipproponi metodu ġdid ta' iffurmar tar-raġġ-Fokus Aġġustabbli Gaussian-Laser tal-Modalità Ċirku (AFGRM). Dan il-metodu juża 'mera ta' forma ħielsa waħda' bi prezz baxx-biex jikkonverti sors tal-lejżer Gaussian standard f'raġġ kompost b'tulijiet fokali differenti, proporzjonijiet ta' qawwa aġġustabbli, u raġġi taċ-ċirku, bil-għan li jinkiseb iwweldjar ta' kwalità-għoli kemm b'penetrazzjoni profonda kif ukoll b'difetti baxxi.
02 Ħarsa ġenerali tat-test sħiħ
Dan l-istudju jipproponi metodu innovattiv għall-iffurmar tar-raġġ, jiġifieri l-konverżjoni ta' sors tal-lejżer Gaussian standard f'laser aġġustabbli-focus Gaussian-ring mode (AFGRM) b'tul fokali aġġustabbli b'mod indipendenti, proporzjon tal-qawwa, u raġġ taċ-ċirku, billi tiddisinja mera tal-wiċċ ta' forma ħielsa waħda personalizzata. Din it-teknika b'mod għaqli tikseb separazzjoni spazjali u rikombinazzjoni tar-raġġ, li tippermetti li r-raġġ Gaussian ċentrali jadotta stat defocus negattiv biex itejjeb il-penetrazzjoni, filwaqt li r-raġġ taċ-ċirku ta 'barra jiffoka fuq il-wiċċ tal-biċċa tax-xogħol biex jespandi u jistabbilizza l-pool imdewweb. Dan jindirizza b'mod effettiv kwistjonijiet fl-iwweldjar tradizzjonali ta' penetrazzjoni profonda ta'-qawwa għolja, fejn l-enerġija kkonċentrata tista' tikkawża instabbiltà tal-pool imdewweb u difetti fil-porożità. Esperimenti ta' wweldjar li saru fuq pjanċi ta' l-istainless steel SUS304 ħoxnin ta' 16 mm urew li, meta mqabbla ma' lejżers Gaussian konvenzjonali ta 'l-istess qawwa, il-laser AFGRM b'proporzjon ta' qawwa ottimali (8:2) mhux biss żied il-penetrazzjoni tal-weldjatura b'37.0%, iżda naqqas ukoll il-porożità minn 17.58% għal 0.24% għal 0.24%, 3} li juri li din it-teknoloġija baxxa ħafna u affidabbli ħafna. soluzzjoni, għandha potenzjal kbir għat-titjib tal-kwalità tal-welding penetrazzjoni profonda tal-pjanċa ħoxna.
Il-Figura 1 fl-analiżi tad-dijagramma turi r-riżultati simulati tal-propagazzjoni tar-raġġ wara l-iffurmar minn mera ta 'forma libera waħda bi proporzjon ta' qawwa ta '8:4. Juri li mera ta 'forma ħielsa waħda tista' tifforma l-lejżer f'raġġ ċentrali u raġġ f'forma ta 'ċirku-, u tista' tikseb evoluzzjoni minn separazzjoni għal rikombinazzjoni matul il-propagazzjoni, li tifforma post kompost fir-reġjun fokali b'distribuzzjoni ċara tal-enerġija u proporzjonijiet kontrollabbli. Dan ir-riżultat jivvalida l-effettività ta' din is-sistema tal-iffurmar tar-raġġ fil-kisba kemm ta' daqs żgħir ta' spot kif ukoll kontroll preċiż tal-enerġija ċentrali-għal-periferali.
Figura 1 Simulazzjoni skematika tal-propagazzjoni tar-raġġ wara l-iffurmar fis-sistema AFGRM: (a) Mudell ġenerali tal-propagazzjoni tal-lejżer (b) Disinn tar-raġġ f'297 mm: (b1)–(b2) Distribuzzjoni tad-densità tal-qawwa tal-lejżer u wiri 3D f'297 mm. (c) Disinn tar-raġġ fi 300 mm: (c1)–(c2) Distribuzzjoni tad-densità tal-qawwa tal-lejżer u wiri 3D fi 300 mm.
Il-Figura 2 tqabbel il-morfoloġija tal--sezzjoni trasversali tal-weldjaturi magħmula bir-raġġ kompost AFGRM u raġġ Gaussian konvenzjonali. Ir-riżultati juru li r-raġġ Gaussian tradizzjonali jifforma weldjatura tipika f'forma ta' V-, bil-fond tal-penetrazzjoni jiżdied b'mod sinifikanti hekk kif tiżdied il-qawwa totali. B'kuntrast, ir-raġġ AFGRM jipproduċi weldjatura stabbli "T-forma", bil-fond tal-penetrazzjoni inizjalment jiżdied u mbagħad jistabbilizza hekk kif tiżdied il-qawwa tar-raġġ annulari, u tikseb penetrazzjoni massima f'proporzjon ta 'qawwa 8:2. Dawn ir-riżultati jindikaw li r-raġġ AFGRM jista 'jikseb iwweldjar ta' penetrazzjoni fil-fond aħjar billi jikkontrolla b'mod sinerġiku l-morfoloġija tal-weldjatura u l-fond tal-penetrazzjoni permezz ta 'modulazzjoni tal-enerġija ċentrali-annulari.
Figura 2 Tqabbil tal-morfoloġija tal-ħjata tal-weldjatura bejn il-lejżer Gaussian konvenzjonali u l-iwweldjar bil-lejżer AFGRM
Il-Figura 3 turi li l-morfoloġija tas-sezzjoni trasversali lonġitudinali-intuwittivament tista 'tirrifletti l-karatteristiċi tad-distribuzzjoni tal-pori ġewwa l-weldjatura. Meta mqabbel mal-lejżers Gaussian konvenzjonali, il-lejżers AFGRM inaqqsu b'mod sinifikanti n-numru ta 'pori fil-weldjatura taħt l-istess qawwa tal-modalità Gaussian u kundizzjonijiet ta' enerġija totali. Sadanittant, biż-żieda tal-qawwa tal-lejżer, il-proporzjon tal-pori fl-iwweldjar bil-lejżer Gaussian konvenzjonali juri xejra 'l isfel, li hija prinċipalment attribwita għall-fluss imtejjeb ta' metall likwidu fil-pool imdewweb. L-introduzzjoni ta 'lejżers annulari tkompli trażżan il-formazzjoni tal-pori, u tindika li għandhom vantaġġ ċar fit-titjib tad-dinamika tal-pool imdewweb u l-kundizzjonijiet għall-ħarba tal-gass.
04 Konklużjoni
Dan l-istudju żviluppa b'suċċess metodu ġdid ta' formazzjoni ta' raġġ-ibbażat fuq mera waħda ta' forma ħielsa, li jipprovdi soluzzjoni effiċjenti u ta'-spiża baxxa għall-iwweldjar bil-lejżer b'pjanċa ħoxna. Il-konklużjonijiet ewlenin huma kif ġej: 1. Disinn Innovattiv: Il-kunċett tal-lejżer AFGRM ġie propost u vvalidat, li kisbet separazzjoni spazjali ta 'modi Gaussian u f'forma ta' ċirku u aġġustament indipendenti ta 'tul fokali permezz ta' riflettur wieħed. 2. Titjib tal-Prestazzjoni: Fl-iwweldjar ta '16mm ħoxna stainless steel, il-proporzjon tal-penetrazzjoni speċjali ta' l-istainless steel b'lejżer AFG 8 titjib fond b'37.0% u porożità mnaqqsa bi 98.6% meta mqabbla mal-lejżers konvenzjonali, ittejjeb b'mod sinifikanti l-kwalità tal-iwweldjar. 3. Prospetti ta 'Applikazzjoni: Din it-teknoloġija mhux biss tindirizza l-isfida li simultanjament tikseb penetrazzjoni profonda u kwalità għolja f'iwweldjar b'penetrazzjoni profonda-, iżda għandha wkoll potenzjal kbir biex tissostitwixxi l-laser bi spiża għolja ta' produzzjoni ta' enerġija baxxa u relattivament għalja. (30kW) tar-riflettur.
