01 Trosolwg o'r Papur
Ym maes prosesu laser, yn enwedig mewn weldio treiddiad dwfn, mae trawstiau Gaussian sengl traddodiadol, er eu bod yn uchel mewn dwysedd ynni, yn aml yn arwain at ddosbarthiad ynni rhy ddwys, a all arwain yn hawdd at ddiffygion megis ansefydlogrwydd twll clo, spatter, a mandylledd. Er mwyn mynd i'r afael â'r materion hyn, mae'r gymuned academaidd wedi cynnig defnyddio trawstiau Bessel neu drawstiau annular i wasgaru egni, ac ymhlith y rhain profwyd bod laserau modd cylch y gellir eu haddasu (ARM) yn sefydlogi'r pwll tawdd yn effeithiol ac yn atal diffygion. Fodd bynnag, mae datrysiadau trawst cyfansawdd presennol fel arfer yn wynebu problemau megis cost uchel, hyd ffocws sefydlog, ac addasrwydd cyfyngedig o ran dosbarthiad ynni gofodol. Er enghraifft, mae laserau cylch confensiynol yn aml yn ei gwneud yn ofynnol i'r Gaussian a'r trawstiau cylch fod ar yr un awyren ffocal, na all ddiwallu'r anghenion penodol ar gyfer gwahanol safleoedd ffocal mewn weldio plât trwchus. Er mwyn goresgyn y cyfyngiadau hyn, mae'r astudiaeth hon yn cynnig dull newydd o siapio trawst-Laser Ffocws Addasadwy-Modd Ffocws (AFGRM) -Modd Ffocws Addasadwy (AFGRM). Mae'r dull hwn yn defnyddio 'drych rhyddffurf sengl' cost isel i drawsnewid ffynhonnell laser Gaussian safonol yn belydr cyfansawdd gyda hyd ffocal gwahanol, cymarebau pŵer addasadwy, a radiysau cylch, gyda'r nod o gyflawni weldio o ansawdd uchel gyda threiddiad dwfn a diffygion isel.
02 Trosolwg Testun Llawn
Mae'r astudiaeth hon yn cynnig dull siapio trawst arloesol, sef trosi ffynhonnell laser Gaussian safonol i mewn i laser modd modrwy ffocws Gaussaidd (AFGRM) addasadwy gyda hyd ffocal y gellir ei addasu'n annibynnol, cymhareb pŵer, a radiws cylch, trwy ddylunio drych wyneb rhyddffurf sengl wedi'i addasu. Mae'r dechneg hon yn glyfar yn cyflawni gwahaniad gofodol ac ailgyfuniad y trawst, gan ganiatáu i'r trawst canolog Gaussian fabwysiadu cyflwr defocus negyddol i wella treiddiad, tra bod y trawst cylch allanol yn canolbwyntio ar wyneb y workpiece i ehangu a sefydlogi'r pwll tawdd. Mae hyn yn mynd i'r afael yn effeithiol â phroblemau mewn weldio treiddiad dwfn pŵer uchel traddodiadol, lle gall ynni crynodedig achosi ansadrwydd pwll tawdd a diffygion mandylledd. Dangosodd arbrofion weldio a gynhaliwyd ar blatiau dur di-staen SUS304 16mm o drwch, o'i gymharu â laserau Gaussian confensiynol o'r un pŵer, fod y laser AFGRM gyda'r gymhareb pŵer gorau posibl (8:2) nid yn unig wedi cynyddu treiddiad weldio 37.0%, ond hefyd wedi lleihau mandylledd o 17.58% i 0.24%, gan ddangos bod gan y dechnoleg hon ddatrysiad hynod o isel a dibynadwy, gan ddangos bod gan y dechnoleg hon ddatrysiad hynod o isel a dibynadwy. ar gyfer gwella ansawdd y plât trwchus weldio treiddiad dwfn.
Mae Ffigur 1 yn y dadansoddiad diagram yn dangos canlyniadau efelychiedig y lluosogiad trawst ar ôl siapio gan un drych rhyddffurf gyda chymhareb pŵer o 8:4. Mae'n dangos y gall un drych rhyddffurf siapio'r laser yn drawst canolog a thrawst siâp cylch, a gall gyflawni esblygiad o wahanu i ailgyfuno yn ystod lluosogi, gan ffurfio man cyfansawdd yn y rhanbarth ffocal gyda dosbarthiad egni clir a chyfrannau y gellir eu rheoli. Mae'r canlyniad hwn yn dilysu effeithiolrwydd y system siapio trawst hon o ran cyflawni maint sbot bach a rheolaeth fanwl gywir o ynni canolog i-ymylol.
Ffigur 1 Efelychiad sgematig o luosogi trawst ar ôl siapio yn y system AFGRM: (a) Patrwm lluosogi laser cyffredinol (b) Patrwm trawst ar 297 mm: (b1)–(b2) Dosbarthiad dwysedd pŵer laser ac arddangosfa 3D ar 297 mm. (c) Patrwm trawst ar 300 mm: (c1)–(c2) Dosbarthiad dwysedd pŵer laser ac arddangosiad 3D ar 300 mm.
Mae Ffigur 2 yn cymharu morffoleg traws-adrannol welds a wneir â thrawst cyfansawdd AFGRM a thrawst Gaussian confensiynol. Mae'r canlyniadau'n dangos bod y trawst Gaussian traddodiadol yn ffurfio weldiad siâp V nodweddiadol, gyda'r dyfnder treiddiad yn cynyddu'n sylweddol wrth i gyfanswm y pŵer gynyddu. Mewn cyferbyniad, mae'r trawst AFGRM yn cynhyrchu weldiad "siâp T-" sefydlog, gyda'r dyfnder treiddiad yn cynyddu i ddechrau ac yna'n sefydlogi wrth i bŵer y trawst annular gynyddu, gan gyflawni treiddiad uchaf ar gymhareb pŵer 8:2. Mae'r canlyniadau hyn yn dangos y gall y trawst AFGRM gyflawni weldio treiddiad dwfn gwell trwy reoli morffoleg weldio a dyfnder treiddiad yn synergyddol trwy fodiwleiddio egni canolog-blwyddyn.
Ffigur 2 Cymhariaeth morffoleg y sêm weldio rhwng laser Gaussian confensiynol a weldio laser AFGRM
Mae Ffigur 3 yn dangos y gall morffoleg trawstoriadol hydredol adlewyrchu'n reddfol nodweddion dosbarthiad mandyllau y tu mewn i'r weldiad. O'i gymharu â laserau Gaussian confensiynol, mae laserau AFGRM yn lleihau'n sylweddol nifer y mandyllau yn y weldiad o dan yr un pŵer modd Gaussian a chyfanswm amodau pŵer. Yn y cyfamser, gyda chynnydd pŵer laser, mae cyfran y mandyllau mewn weldio laser Gaussian confensiynol yn dangos tuedd ar i lawr, a briodolir yn bennaf i'r llif gwell o fetel hylif yn y pwll tawdd. Mae cyflwyno laserau annular yn atal ffurfio mandwll ymhellach, gan ddangos bod ganddynt fantais amlwg o ran gwella dynameg y pwll tawdd a'r amodau ar gyfer dianc nwy.
04 Casgliad
Llwyddodd yr astudiaeth hon i ddatblygu dull o siapio trawst newydd yn seiliedig ar un drych rhyddffurf, gan ddarparu datrysiad effeithlon a chost isel ar gyfer weldio laser plât trwchus. Mae'r prif gasgliadau fel a ganlyn: 1. Dyluniad Arloesol: Cynigiwyd a dilyswyd y cysyniad laser AFGRM, gan sicrhau gwahaniad gofodol o ddulliau siâp Gaussian a chylch- ac addasiad annibynnol o hyd ffocal trwy adlewyrchydd sengl Gwella Perfformiad: Wrth weldio dur gwrthstaen 16mm o drwch, gostyngodd y laser AFGRM (yn enwedig cymhareb 8:73% dyfnder) a phŵer gwell o 8:73% mandylledd o 98.6% o'i gymharu â laserau confensiynol, gan wella ansawdd weldio yn sylweddol Rhagolygon Cymhwysiad: Mae'r dechnoleg hon nid yn unig yn mynd i'r afael â'r her o gyflawni treiddiad dwfn ac ansawdd uchel mewn weldio treiddiad dwfn ar yr un pryd, ond mae ganddi hefyd botensial mawr i ddisodli laserau ARM drud mewn cynhyrchu diwydiannol oherwydd cost gymharol isel a goddefgarwch pŵer uchel (30kW).
