01 Cyflwyniad Papur: Oherwydd eu cryfder penodol eithriadol o uchel, mae aloion titaniwm yn ddeunyddiau strwythurol hanfodol ym meysydd hedfan a gweithgynhyrchu offer pen uchel. Fodd bynnag, yn ystod y broses weldio laser, mae'r aloion hyn yn agored i faterion megis amrywiadau plasma, treiddiad weldio ansefydlog, a chracio poeth. Ni all weldio laser parhaus traddodiadol na weldio hybrid laser arc- gyflawni ffurfiant weldio sefydlog yn ddibynadwy a nodweddir gan drachywiredd uchel a chyfraddau diffygion isel; ar ben hynny, mae systemau rheoli dolen gaeedig confensiynol yn ei chael hi'n anodd goresgyn cyfyngiadau o ran ymatebolrwydd amser real annigonol a dibyniaeth drom ar fodelau proses penodol. Mae model-weldio addasol am ddim-yn seiliedig ar nodweddion sbectrol-wedi dod i'r amlwg fel ateb addawol i'r heriau hyn, oherwydd ei union reolaeth mewnbwn gwres ac ymateb rheoleiddiol cyflym. Serch hynny, mae patrymau esblygiadol nodweddion sbectrol a'r mecanweithiau ymateb deinamig sy'n rheoli treiddiad weldio yn ystod weldio laser aloion titaniwm yn parhau i fod yn aneglur i raddau helaeth. I fynd i'r afael â'r bwlch gwybodaeth hwn, mae'r astudiaeth hon yn defnyddio arbrofion weldio laser paramedr amrywiol i nodweddu microstrwythur nodweddiadol gwythiennau weldio a'r nodweddion sbectrol plasma cysylltiedig. Yn seiliedig ar y signalau sbectrol hyn, sefydlir dull meintioli ar-lein ar gyfer treiddiad weldio i ymchwilio i'r cydberthynas gynhenid rhwng sefydlogrwydd treiddiad, tueddiad cracio, a pharamedrau weldio. Yn dilyn hynny, gweithredir rheolydd model sy'n cael ei yrru gan sbectrwm i gyflawni weldio o ansawdd uchel, tra bod priodweddau mecanyddol ac ansawdd ffurfio weldiadau'r uniadau canlyniadol yn cael eu gwerthuso'n gynhwysfawr. Mae'r ymchwil hwn yn darparu cefnogaeth ddamcaniaethol ac arbrofol ar gyfer gwireddu weldio laser perfformiad uchel ar gyfer aloion titaniwm.
02 Testun Llawn Trosolwg: Mae'r papur hwn yn mynd i'r afael â heriau hanfodol wrth weldio laser pwls o aloion titaniwm-yn benodol, anhawster canfod dyfnder pwll toddi ar-lein, tueddiad dyfnder pwll toddi i amrywiadau a achosir gan amodau afradu gwres amrywiol, a thrachywiredd annigonol dulliau rheoli traddodiadol. Gan ddefnyddio diagnosteg sbectrol a model-rheolaeth ymaddasol rydd fel dulliau technegol allweddol, mae'r astudiaeth hon yn ymchwilio i ganfod ar-lein a-rheoli dolen gaeedig dyfnder pwll toddi. Mae'r papur yn sefydlu llwyfan arbrofol ar gyfer caffael sbectrwm plasma a weldio laser pwls; trwy gyfres o-arbrofion weldio cyflymder newidiol, mae'n caffael data cyfatebol sy'n cysylltu signalau sbectrol i doddi dyfnder pyllau. Mae'n cymharu effeithiolrwydd technegau lleihau dimensiwn-megis t-SNE ac UMAP-wrth echdynnu nodweddion sbectrol ac yn adeiladu rhwydwaith niwral BP i ragfynegi dyfnder pwll toddi. Ar yr un pryd, dewisir y gymhareb dwyster sbectrol R3 (Ti I 503.995 nm / Ti I 586.919 nm) fel paramedr nodweddiadol; yn seiliedig ar fodel Hammerstein ac Optimeiddio Heidiad Gronynnau, mae nodweddion deinamig y system yn cael eu nodi, ac mae model rheolydd addasol rhad ac am ddim wedi'i gynllunio i gyflawni rheolaeth sefydlog o ddyfnder y pwll tawdd. Mae'r canlyniadau'n dangos bod nodweddion sbectrol sy'n cael eu prosesu trwy leihau maint dimensiwn UMAP yn rhoi'r cywirdeb rhagfynegiad uchaf (R²=0.982), a bod y gymhareb dwyster sbectrol R3 yn dangos cydberthynas negyddol sylweddol â dyfnder pwll tawdd, gan alluogi-nodi'r dyfnder mewn amser real. Mae'r rheolydd MFAC a ddyluniwyd yn cynnwys amser setlo cyflym ac ychydig iawn o or-saethu; o dan amodau o afradu gwres amrywiol, roedd 87.3% o'r gwythiennau weldio yn cynnal dyfnder pwll toddi sefydlog o fewn yr ystod o 2.20 ± 0.15 mm, gyda gwyriad safonol o ddim ond 0.0986. Mae'r ymchwil hwn yn llwyddo i ganfod a rheoli dyfnder pwll toddi ar-lein yn y weldio laser o aloion titaniwm, gan ddarparu methodoleg effeithiol ar gyfer rheoleiddio ansawdd weldio yn fanwl gywir mewn cydrannau cymhleth yn y sector awyrofod.
03 Dadansoddiad Darluniadol: Mae Ffigur 1 yn cyflwyno delweddiad o gaffael data sbectrol ac efelychiad rhifiadol o'r broses weldio laser pwls. Mae'n dangos cromliniau amrywiad dwyster y llinell sbectrol nodweddiadol Ti I 503.995 nm ar wahanol gyflymder weldio, yn ogystal ag esblygiad y maes tymheredd yn y parth weldio o dan arbelydru laser pwls. Mae'r canlyniadau'n dangos bod y dwyster sbectrol yn dangos perthynas aflinol â chyflymder weldio. Wrth i'r cyflymder weldio gynyddu, mae'r mewnbwn gwres yn gostwng-gan arwain at ostyngiad mewn gronynnau plasma cynhyrfus{7}}ac mae dwyster y llinell sbectrol yn dirywio i ddechrau. Fodd bynnag, wrth i'r cyflymder gynyddu ymhellach, mae'r gymhareb dyfnder i led y weldiad yn cynyddu; o ganlyniad, mae'r pwynt caffael signal yn symud yn agosach at graidd y plasma, gan achosi i'r dwyster sbectrol godi wedyn.
Mae Ffigur 2 yn cyflwyno darlun sgematig o'r broses echdynnu dyfnder treiddiad weldio. Mae'n dangos y fethodoleg a gymhwysir i weldiau aloi titaniwm yn dilyn weldio laser pwls- gan gwmpasu'r gwaith o baratoi trawsdoriadau metelograffig hydredol, trawsnewid graddlwyd, binareiddio, ac echdynnu ymyl-a thrwy hynny wahaniaethu'n glir rhwng y metel sylfaen a'r parth ymasiad weldio, gan nodi'n union ffiniau'r dyfnder treiddiad a'r calibradu, a galluogi'r dyfnder mesur treiddiad a'r calibradu.
Mae Ffigur 2 yn cyflwyno darlun sgematig o'r broses echdynnu dyfnder treiddiad weldio. Mae'n dangos y fethodoleg a gymhwysir i weldiau aloi titaniwm yn dilyn weldio laser pwls- gan gwmpasu'r gwaith o baratoi trawsdoriadau metelograffig hydredol, trawsnewid graddlwyd, binareiddio, ac echdynnu ymyl-a thrwy hynny wahaniaethu'n glir rhwng y metel sylfaen a'r parth ymasiad weldio, gan nodi'n union ffiniau'r dyfnder treiddiad a'r calibradu, a galluogi'r dyfnder mesur treiddiad a'r calibradu.
Mae Ffigur 3 yn cyflwyno map cyfernod cydberthynas ar gyfer data a broseswyd gan ddefnyddio gwahanol ddulliau, gan ddangos maint y cyfernodau cydberthynas rhwng y dyfnder toddi a'r nodweddion a dynnwyd gan dri dull gwahanol: t{1}}lleihau dimensioldeb SNE, lleihau dimensiwn UMAP, a'r gymhareb dwyster sbectrol R3. Mae'r canlyniadau'n dangos bod y gymhareb dwyster sbectrol R3 (Ti I 503.995 nm / Ti I 586.919 nm) yn dangos y gydberthynas uchaf â'r dyfnder toddi, gan gyrraedd cyfernod o −0.886-perfformiad sy'n sylweddol uwch na pherfformiad y ddau ddull lleihau dimensiwn aflinol, t{{9}SNE ac U.P. Mae hyn yn dangos mai'r gymhareb dwyster sbectrol yw'r un mwyaf sensitif i amrywiadau mewn dyfnder toddi a'i bod yn meddu ar y gallu nodweddu cryfaf; felly, mae'n nodwedd graidd ar gyfer canfod ar-lein a rheolaeth addasol heb fodel o ddyfnder toddi.
03 Crynodeb: Wrth fynd i'r afael â heriau amrywiad dyfnder pwll toddi a chanfod ar-lein wrth weldio laser pwls o aloion titaniwm, mae'r papur hwn yn ymchwilio i ganfod dyfnder pwll toddi ar-lein a model-rheolaeth addasol am ddim yn seiliedig ar ddiagnosteg sbectrosgopig. Trwy gaffael sbectra allyriadau plasma a chymharu effeithiolrwydd nodweddu nodweddion sy'n deillio o leihau dimensioldeb t-SNE ac UMAP yn erbyn cymarebau dwyster sbectrol, darganfuwyd bod y gymhareb dwyster R3 (Ti I 503.995 nm / Ti I 586.919 nm) yn dangos cydberthynas gref â dyfnder pwll toddi{{7} cydberthynas o ran mynegiant -0.886-gan alluogi cymeriadu manwl gywir. Yn seiliedig ar y nodwedd sbectrol hon, lluniwyd model o system reoli ymaddasol rydd, gan ddefnyddio cyfuniad o fodel Hammerstein a'r algorithm Optimeiddio Particle Swarm i gyflawni optimeiddio paramedr. Mae canlyniadau efelychiad ac arbrofion yn dangos bod y system reoli yn cynnwys ymateb cyflym ac ychydig iawn o or-saethu; ar ben hynny, hyd yn oed o dan amodau afradu gwres amrywiol, mae'n llwyddo i gynnal dyfnder y pwll toddi o 87.3% o'r gwythiennau weldio o fewn ystod sefydlog o 2.20 ± 0.15 mm. Mae'r astudiaeth hon yn gwireddu monitro amser real a rheolaeth sefydlog ar ddyfnder pwll toddi mewn weldio laser aloi titaniwm, gan ddarparu datrysiad technegol effeithiol ar gyfer rheoleiddio dolen gaeedig ansawdd weldio mewn gweithgynhyrchu offer pen uchel.
