01
Uchafbwyntiau Papur
Mae laserau pŵer uchel iawn yn galluogi weldio pas sengl o gydrannau adran drwchus, gan gynnig manteision megis effeithlonrwydd uchel a chost isel; fodd bynnag, mae achosion o ddiffygion twmpath yn rhwystro eu cymhwysiad ymarferol. Mae'r astudiaeth hon yn cynnig dull ar gyfer atal diffygion twmpathau yn seiliedig ar weadu arwyneb rhyngwynebau uniad casgen, gan gyflawni weldio pas sengl o ansawdd uchel o ddur di-staen 20 mm o drwch yn llwyddiannus. Sefydlwyd model Deinameg Hylif Cyfrifiadurol (CFD) yn ymgorffori nodweddion microstrwythur arwyneb, ac roedd ei ganlyniadau efelychu yn dangos cytundeb da â data arbrofol. Mae gweadedd arwyneb yn cael dwy effaith uniongyrchol sylfaenol: mae'n hyrwyddo ehangu'r pwll tawdd ac yn gwella amsugno ynni laser, a thrwy hynny'n hwyluso'r broses o drosglwyddo twll clo o gyflwr nad yw'n treiddio i gyflwr treiddgar. Mae'r metel tawdd ger waliau'r twll clo yn dangos cyflymderau tangiadol uwch tra'n atal llif y tawdd i lawr ar yr un pryd; ar ben hynny, mae absenoldeb parth cyflymder isel ar waelod y pwll tawdd yn galluogi crebachiad tawdd arwyneb sy'n cael ei yrru'n ôl, gan atal ffurfio diffygion twmpathau. Mae'r gwythiennau weldio dilynol yn cynnwys grawn mân a chyfran uwch o ffiniau grawn ongl isel, sy'n arddangos cryfder tynnol rhagorol ac ehangiad. Mae'r newidiadau yn y microstrwythur weldio yn deillio o'r cylchoedd thermol dwysach a brofir gan y pwll tawdd, tra bod y gwelliannau mewn priodweddau mecanyddol yn cael eu priodoli'n bennaf i ansawdd gwell ffurfiant weldio. Nid oes angen unrhyw offer ategol ychwanegol ar gyfer y dull hwn yn ystod y broses weldio, sy'n cynnig datrysiad addawol iawn ar gyfer cymhwyso weldio pasiad sengl laser pŵer uchel iawn yn ddiwydiannol wrth weithgynhyrchu cydrannau adran drwchus.
02
**Testun Llawn Trosolwg**
Mynd i'r afael â'r heriau sy'n gysylltiedig â weldio pasio sengl laser pŵer uchel iawn o blatiau trwchus-yn benodol ei dueddiad i "drwmian" diffygion er gwaethaf ei effeithlonrwydd uchel a chost isel, a dibyniaeth y dulliau atal presennol ar offer ategol ychwanegol-mae'r astudiaeth hon yn cynnig dull microstrwythuro {6} ar gyfer gosod arwynebau. trawstoriadau, gan ddefnyddio dur gwrthstaen austenitig 316L 20 mm o drwch fel y deunydd arbrofol. Cafodd micro{11}}strwythurau arwyneb gyda pharamedrau amrywiol eu creu trwy sganio grid laser pwls (wedi'i ddynodi'n P-0 ar gyfer y grŵp rheoli anstrwythuredig, lle gosodwyd yr holl baramedrau i sero; a P{19}}1 trwy P{{{-4) ar gyfer y micro-grwpiau wedi'u strwythuro â laser, pob un yn cynnwys bwlch pŵer .0 mm gwahanol. amlder). Ymhellach, sefydlwyd model CFD yn ymgorffori nodweddion micro-adeiledd arwyneb, a chynhaliwyd yr ymchwiliad gan ddefnyddio cyfres gynhwysfawr o dechnegau gan gynnwys microsgopeg confocal laser, diffraction backscatter electron (EBSD), profion tynnol, a delweddu cyflymder uchel. Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos bod grŵp paramedr P-2 (pŵer laser: 90 W; amledd curiad y galon: 100 Hz) i bob pwrpas yn atal diffygion twmpath, gan gyflawni weldio pas sengl o ansawdd uchel. Mae'r mecanwaith gwaelodol yn cynnwys micro-strwythuro arwyneb sy'n hybu ehangu pyllau toddi ac amsugno ynni laser, a thrwy hynny hwyluso'r broses o drosglwyddo twll clo o gyflwr nad yw'n treiddio i gyflwr treiddgar. Mae'r trawsnewidiad hwn yn arwain at gynnydd mewn cyflymder tangential y metel tawdd ger y waliau twll clo, yn atal llif y tawdd i lawr, ac yn dileu parthau cyflymder isel ar waelod y pwll tawdd. Ar yr un pryd, mae'r microstrwythur weldio yn arddangos mireinio grawn a chyfran lai o ffiniau grawn ongl isel; o ganlyniad, mae'r cryfder tynnol a'r elongation yn cyrraedd 96% a 65% o werthoedd y metel sylfaen, yn y drefn honno. Nid oes angen unrhyw offer ategol ychwanegol ar y dull hwn, sy'n cynnig hyblygrwydd ac amlochredd uchel, ac mae'n darparu datrysiad hyfyw ar gyfer cymhwyso diwydiannol weldio laser pŵer uchel iawn o blatiau trwchus. Fodd bynnag, mae'r astudiaeth hefyd yn cydnabod rhai cyfyngiadau - megis y gofyniad am gam prosesu ychwanegol a diffyg cydberthynas wedi'i ddiffinio'n glir rhwng deunyddiau penodol a'r garwder arwyneb gorau posibl - sy'n dangos yr angen am ymchwil a mireinio pellach yn y dyfodol.
03
Dadansoddiad Gweledol
Mae Ffigur 1 yn dangos nad yw arwyneb sampl P-0 (a, f) yn arddangos unrhyw ficrostrwythurau o gwbl, gan ymddangos yn gwbl llyfn a gwastad. Sampl P-1(b, g)-wedi'i phrosesu gan ddefnyddio pŵer isel a chyflymder sganio uchel (45 W, 150 Hz)-nodweddion fesul cam, pysgodyn-graddfa-fel pyllau toddi (Ra=6.23 μm). Mae sampl P-2 (c, h)-wedi'i phrosesu ar 90 W a 100 Hz-yn dangos rhigolau parhaus, tebyg i crychdonni (Ra=10.43 μm) heb unrhyw spatter cysylltiedig. Samplau P-3 (d, i) a P-4 (e, j)-prosesu ar lefel pŵer uwch (120 W)-arddangos gwerthoedd Ra cyrraedd 20.48 μm a 26.43 μm, yn y drefn honno, a nodweddir gan bresenoldeb rhigolau dwfn a gronynnau spatter. Mae'r canlyniadau hyn yn dangos bod gan ficrostrwythurau'r grŵp P-2 garwedd cymedrol; mae'r cyfluniad hwn yn effeithiol yn sicrhau amsugno ynni laser tra ar yr un pryd yn osgoi bylchau gormodol, a thrwy hynny osod sylfaen gadarn ar gyfer atal diffygion twmpath. Mewn cyferbyniad, nid yw sampl P-0 - ar ôl cael unrhyw driniaeth strwythuro arwyneb - yn gallu cyflawni'r effaith fuddiol hon.
04
Crynodeb
Mae'r astudiaeth hon yn cynnig dull strwythuro micro arwyneb ar gyfer cymalau casgen, gan lwyddo i atal diffygion "twmpath" yn ystod y weldio laser pŵer sengl pas, uwch-uchel o ddur gwrthstaen 316L 20 mm o drwch. Mae'r dull hwn yn galluogi cynhyrchu uniadau o ansawdd uchel heb fod angen offer ategol ychwanegol. Mae'r dull yn defnyddio laser pwls i wneud strwythurau micro o garwedd cymedrol ar wyneb y cymal (gyda bwlch casgen yn amrywio o 1/15 i 2/15 o ddiamedr sbot laser). Ar y naill law, mae hyn yn hyrwyddo ehangu pwll weldio ac yn gwella amsugno ynni laser, a thrwy hynny hwyluso trosglwyddiad y twll clo o gyflwr caeedig i gyflwr sefydlog, llawn treiddgar. Ar y llaw arall, trwy drosoli effaith Marangoni, mae'n cynyddu cyflymder tangential y metel tawdd ger y waliau twll clo, a thrwy hynny atal llif y toddi i lawr a dileu parthau cyflymder isel ar waelod y pwll weldio, gan leihau'r croniad toddi ar y gwaelod yn sylfaenol. Ar ben hynny, mae micro-strwythuro arwyneb yn gosod y sêm weldio i dymheredd brig uwch ac yn ymestyn amseroedd preswylio ar dymheredd uchel, gan arwain at fireinio grawn. Yn y pen draw, mae hyn yn arwain at well priodweddau mecanyddol, gyda chryfder tynnol ac elongation y cyd yn cyrraedd 96% a 65% o werthoedd y metel sylfaen, yn y drefn honno. O'i gymharu â thechnegau traddodiadol-fel gwactod-dulliau â chymorth electromagnetig-mae'r dull hwn yn cynnig mwy o hyblygrwydd a chymhwysedd eang; yn ddamcaniaethol, mae'n addas ar gyfer ymuno â gwythiennau hir ac arwynebau crwm ar draws gwahanol drwch deunydd. Fodd bynnag, erys rhai cyfyngiadau, gan gynnwys y gofyniad am gamau prosesu ychwanegol a diffyg cydberthnasau clir rhwng deunyddiau penodol a'u paramedrau garwedd arwyneb gorau posibl; o ganlyniad, dylai ymchwil yn y dyfodol ganolbwyntio ar optimeiddio effeithlonrwydd y broses micro-strwythuro ymhellach.
