01 Pappersintroduktion
Aluminiumlegeringar, på grund av sin höga reflektionsförmåga och höga värmeledningsförmåga, tenderar att producera stänk vid traditionell lasersvetsning på grund av överdriven energitäthet och instabila nyckelhål, vilket påverkar svetskvalitet och komponentprestanda. Den här studien undersöker mekanismen genom experiment (inställning av olika totala lasereffekter, kärn-/ringeffektförhållanden och svetshastigheter, observation av ångplymer och stänkdynamik med en hög-hastighetskamera och analys av svetsmorfologi med ett ultra-djup-av-fälttransientmikroskop multidimensionellt multidimensionellt mikroskop) och tre{1}}transientmikroskop. Den avslöjar att den ringformade lasern förvärmer den främre kanten av den smälta poolen, vilket minskar fluktuationer i laserabsorptionen och stabiliserar ångplymens utstötning för att dämpa stänk. Dessutom etablerades en kvantitativ modell som kopplar förvärmningstemperatur till total effekt, ringeffektförhållande och svetshastighet, vilket tyder på att förvärmningstemperaturen bör ligga inom intervallet mellan basmaterialets smält- och kokpunkt. Studien härleder kriterier för att välja stänkfria processparametrar-, och experiment bekräftar att stänk minskas avsevärt inom detta parameterintervall, vilket ger teoretisk vägledning och industriella tillämpningsstrategier för högkvalitativ-lasersvetsning av högreflekterande legeringar.
02 Sammanfattning
Den här artikeln är baserad på en metod som kombinerar experiment och tre-dimensionell transient multifysik kopplad numerisk simulering. Experimentet var inriktat på 6061 plåtar av aluminiumlegering, med sex kärn-/ringeffektförhållanden (10:0 till 0:10), tre svetshastigheter (40 mm/s, 60 mm/s, 80 mm/s) och en fast total lasereffekt (6000W). Höghastighetskameror användes för att observera ångplymer och stänk, ultra-djup-fältmikroskop för att analysera svetsmorfologi, och ett jämförande experiment med fast central effekt utformades. Den numeriska simuleringen använde en CFD-modell för att simulera smältbassängens värmeflöde, laserabsorption och andra fysiska processer. Experimenten fann att ju högre andelen ringlasereffekt var, desto jämnare blev svetsytan (topp-till-dalskillnaden minskade från 1,40 mm till 0,41 mm) och sprutfrekvensen minskade med 65 %. Den avslöjade också att ringlasern förvärmer framsidan av smältbassängen, minskar fluktuationsintervallet för laserabsorption och stabiliserar ångplymen, vilket dämpar stänk. Slutligen upprättades en kvantitativ modell av förvärmningstemperatur och processparametrar, vilket tyder på att förvärmningstemperaturen bör ligga mellan basmaterialets smältpunkt och kokpunkt. Stänkfria processparametrar härleddes och verifierades, vilket ger teoretisk vägledning för stänkfri lasersvetsning av aluminiumlegeringar.-
03 Bild- och textanalys
Figur 1 innehåller två kärninformation: För det första presenterar figur 1(a) kärnhårdvarukonfigurationen för lasersvetsning i justerbart ring-läge, inklusive positioner och anslutningar av komponenter som CFX-8000 programmerbar fiberlaserenhet, robot, laserbehandlingshuvud och hög-höghastighetskamera för att tillhandahålla den experimentella driftsättningen och klargöra den experimentella logiken för hårdvaruuppsättningen. efterföljande experimentella parameterinställningar och observationer av stänk och ångplymer, vilket säkerställer standardisering av experimentella operationer och datainsamling; för det andra, figur 1(b) visualiserar viktiga fysiska processer vid lasersvetsning, såsom fasförändring, laserabsorption och ångdynamik, konstruerar ett fysiskt ramverk för interaktionen mellan lasern och materialen, ger en teoretisk grund för tre-dimensionella transienta multifysiska fältkopplade numeriska simuleringar och hjälper till att förstå de underliggande mekanismerna.
04Slutsats
Denna studie fokuserar på sprutproblemet vid justerbar ringformad lasersvetsning av aluminiumlegeringar. Genom experiment (inställning av olika kärn-/ringeffektförhållanden, svetshastigheter, kombinerat med observation med hjälp av hög-hastighetskameror och utökat djup-av-fältmikroskop) och tre-dimensionella transienta multifysik kopplade numeriska simuleringar, mekanismen med vilken ringformiga lasrar undertrycker kantstänk av den främre delen av poolen{{5} fluktuationer i laserabsorption och stabilisering av ångplymen- avslöjades. En kvantitativ modell som relaterar förvärmningstemperatur till processparametrar har etablerats, som föreslår att förvärmningstemperaturen ska ligga mellan smältpunkten och kokpunkten för basmaterialet. Inga -parameterkriterier för stänkprocess härleddes och verifierades experimentellt, vilket förtydligade parametervalsintervallet för stänkfri-svetsning av aluminiumlegeringar. Detta kan vägleda industrier som förlitar sig på lätta aluminiumkomponenter, som biltillverkning, för att ta itu med de vanliga problemen med hög sprut och dålig svetskvalitet vid konventionell lasersvetsning, vilket främjar utvecklingen av hög{12}}kvalitet och mycket stabila industriella tillämpningar för lasersvetsning av aluminiumlegering.
