01مقدمة ورقية
تميل سبائك الألومنيوم، بسبب انعكاسيتها العالية وموصليتها الحرارية العالية، إلى إنتاج تناثر في اللحام بالليزر التقليدي بسبب كثافة الطاقة المفرطة وفتحات المفاتيح غير المستقرة، مما يؤثر على جودة اللحام وأداء المكونات. تبحث هذه الدراسة في الآلية من خلال التجارب (تحديد قوى الليزر الإجمالية المختلفة، ونسب طاقة القلب/الحلقة، وسرعات اللحام، ومراقبة أعمدة البخار وديناميكيات التناثر باستخدام كاميرا عالية السرعة-، وتحليل شكل اللحام باستخدام -عمق فائق-من-مجهر المجال) وثلاثة -فيزياء متعددة عابرة الأبعاد مقترنة بعمليات محاكاة رقمية. ويكشف أن الليزر الحلقي يسخن الحافة الأمامية للمسبح المنصهر، مما يقلل من التقلبات في امتصاص الليزر ويثبت قذف عمود البخار لمنع التناثر. بالإضافة إلى ذلك، تم إنشاء نموذج كمي يربط درجة حرارة التسخين المسبق بالطاقة الإجمالية، ونسبة طاقة الحلقة، وسرعة اللحام، مما يشير إلى أن درجة حرارة التسخين المسبق يجب أن تكون ضمن النطاق بين نقطتي انصهار وغليان المادة الأساسية. تستمد الدراسة معايير لاختيار معلمات عملية خالية من التناثر، وتؤكد التجارب أن التناثر يتم تقليله بشكل كبير ضمن نطاق المعلمات هذا، مما يوفر التوجيه النظري واستراتيجيات التطبيقات الصناعية للحام بالليزر عالي الجودة-للسبائك شديدة الانعكاس.
02ملخص
تعتمد هذه الورقة البحثية على طريقة تجمع بين التجارب والمحاكاة العددية-ثلاثية الأبعاد للفيزياء المتعددة العابرة. استهدفت التجربة 6061 لوحًا من سبائك الألومنيوم، مع تحديد ست نسب طاقة أساسية/حلقية (10:0 إلى 0:10)، وثلاث سرعات لحام (40 مم/ث، 60 مم/ث، 80 مم/ث)، وقوة ليزر إجمالية ثابتة (6000 واط). تم استخدام-كاميرات عالية السرعة لمراقبة أعمدة البخار وتناثره، كما تم استخدام مجاهر ميدانية فائقة العمق-لتحليل شكل اللحام، كما تم تصميم تجربة مقارنة مع الطاقة المركزية الثابتة. استخدمت المحاكاة العددية نموذج CFD لمحاكاة التدفق الحراري لحوض الذوبان، وامتصاص الليزر، والعمليات الفيزيائية الأخرى. وجدت التجارب أنه كلما ارتفعت نسبة طاقة الليزر الحلقي، زاد اتساق سطح اللحام (اختلاف الذروة- إلى -الوادي من 1.40 مم إلى 0.41 مم) وانخفض تردد التناثر بنسبة 65%. وكشف أيضًا أن الليزر الحلقي يسخن الجزء الأمامي من حوض الذوبان، ويضيق نطاق التذبذب لامتصاص الليزر، ويثبت عمود البخار، الذي يمنع التناثر. أخيرًا، تم إنشاء نموذج كمي لدرجة حرارة التسخين المسبق ومعلمات العملية، مما يشير إلى أن درجة حرارة التسخين المسبق يجب أن تكون بين نقطة انصهار المادة الأساسية ونقطة الغليان. تم اشتقاق معلمات العملية الخالية من الترشيش- والتحقق منها، مما يوفر إرشادات نظرية للحام الليزر الخالي من الترشيش- لسبائك الألومنيوم.
03 تحليل الصور والنصوص
يحتوي الشكل 1 على جزأين أساسيين من المعلومات: أولاً، يعرض الشكل 1 (أ) تكوين الأجهزة الأساسية للحام بالليزر ذو الوضع الحلقي القابل للتعديل -، بما في ذلك مواضع ووصلات المكونات مثل جهاز ليزر الألياف القابل للبرمجة CFX-8000 والروبوت ورأس المعالجة بالليزر وكاميرا عالية السرعة-، مما يوضح المنطق التشغيلي للإعداد التجريبي ويوفر أساس الأجهزة لإعدادات المعلمات التجريبية اللاحقة وملاحظات الترشيش وأعمدة البخار، مما يضمن توحيد التجارب التجريبية العمليات وجمع البيانات؛ ثانيًا، يصور الشكل 1 (ب) العمليات الفيزيائية الرئيسية في اللحام بالليزر، مثل تغيير الطور، وامتصاص الليزر وديناميكيات البخار، وإنشاء إطار مادي للتفاعل بين الليزر والمواد، وتوفير أساس نظري لثلاثة -أبعاد عابرة متعددة المجالات الفيزيائية مقترنة بعمليات محاكاة رقمية، والمساعدة في فهم الآليات الأساسية لتشكيل التناثر.
04الخلاصة
تركز هذه الدراسة على مسألة التناثر في اللحام بالليزر الحلقي القابل للتعديل لسبائك الألومنيوم. من خلال التجارب (تحديد نسب طاقة أساسية/حلقية مختلفة، وسرعات لحام، جنبًا إلى جنب مع المراقبة باستخدام-كاميرات عالية السرعة وعمق ممتد-من-المجاهر الميدانية) وثلاثة-فيزياء متعددة عابرة الأبعاد مقترنة بعمليات محاكاة رقمية، فإن الآلية التي من خلالها تعمل أشعة الليزر الحلقية على قمع التناثر-عن طريق التسخين المسبق للحافة الأمامية للمسبح المنصهر، وتضييق التقلبات في امتصاص الليزر، وتحقيق الاستقرار تم الكشف عن عمود البخار-. تم إنشاء نموذج كمي يتعلق بدرجة حرارة التسخين المسبق بمعلمات العملية، مع اقتراح أن درجة حرارة التسخين المسبق يجب أن تكون بين نقطة الانصهار ونقطة الغليان للمادة الأساسية. لم يتم استخلاص - معايير لمعلمات عملية الترشيش وتم التحقق منها تجريبيًا، مما يوضح نطاق اختيار المعلمات للحام- الخالي من الترشيش لسبائك الألومنيوم. يمكن أن يؤدي ذلك إلى توجيه الصناعات التي تعتمد على مكونات الألومنيوم خفيفة الوزن، مثل صناعة السيارات، لمعالجة المشكلات الشائعة المتمثلة في ارتفاع التناثر وضعف جودة اللحام في اللحام بالليزر التقليدي، مما يعزز تطوير{12}}تطبيقات صناعية عالية الجودة ومستقرة للغاية للحام سبائك الألومنيوم بالليزر.
