Lazer Kaynaklı Eritme Teknolojisi Üzerine Araştırmalar

Titanyum alaşımlarının lazer derin eritme kaynağında küçük deliklerin oluşumunun yanı sıra akış hızı alanını simüle etmek için dönen bir Gauss gövde ısı kaynağı ve çift elipsoidal gövde ısı kaynağından oluşan birleşik bir ısı kaynağı modelinin kullanılması uygundur. kaynaklı erimiş havuz. Vücut ısı kaynağı modeli, lazer derin eritme kaynak işleminin temel fiziksel sürecini yansıtabilir ve ayrıca kontrol hacmi yönteminin simülasyon özelliklerini de yansıtır.
Tam nüfuzlu lazer derin eritme kaynak işleminde, küçük deliğin çapı lazer gücüne çok duyarlı değildir, lazer kaynak hızının artmasıyla küçük deliğin eğim açısı ise çok önemli ölçüde değişir. Küçük delikte sabit hava akışı basıncı durumunda, küçük deliğin serbest yüzeyinin eğriliğinden kaynaklanan yüzey gerilimi basıncının kaynak hızıyla büyük bir ilişkisi vardır. Kaynak hızının artmasıyla birlikte küçük delik stabilitesi giderek azalır.
Lazer derin ergitme kaynağı erimiş havuz üst yüzeyindeki akış hızının maksimum olması için, erimiş havuz yüzeyindeki Marangoni kuvveti konvektif ısı transferinde baskın rol oynar. Hareketli ısı kaynağının etkisi altında, lazer ısıtma merkezi etrafındaki simetrik formdan gelen Marangoni akışı, kaynak yönüne paralel olan eriyik havuzunun uzun eksen yönünde kurbağa yavrusu şekline dönüştü. Eriyik havuzu yüzeyinde, "sanal dairenin hızının yarıçapı 1/2" olduğu için erime havuzu genişliği, erime havuzu akış hızı daha büyüktür, bu 'sanal' dairede, erime havuzu sıvısı akış hızı giderek azalır. Kaynak havuzunda akışkan akış hızı havuz yüzeyinden oldukça düşük fakat kaynak hızı değerinden çok daha büyüktür. Eriyik havuzunun arkasındaki akışkan akış hızının değeri, kaynak havuzunun akış hızı değerinden daha büyüktür. eriyik havuzunun içindeki metal.
Kaynak havuzunun şekli ve boyutu, eriyik havuzu akış hızı girdabının boyutu ve konumu ile iyi bir uyum içindedir. Eriyik havuz girdabı, Marangoni akışı ve katı-sıvı arayüzünün geri tepmesinin ortak eyleminin sonuçlarıdır, kaldırma kuvveti ve yerçekimi sadece destekleyici bir rol oynar. Erimiş havuz sıvısı akış girdabının varlığı, yüksek sıcaklıktaki metal sıvısı ile soğuk sıvı arasındaki konvektif ısı transferini büyük ölçüde arttırdı ve bu da kaynak havuzunun şeklinin boyutunu doğrudan etkiler.
Lazer derin erime kaynak tarafı üflemeli yardımcı hava akışının parametreleri, kaynak havuzunun korunan alanının boyutunu belirleyen ve küçük delik patlamasından kaynaklanan plazma duman akışını azaltan ana faktörlerden biridir. Plazma duman akımı yakınında akış hızının arttırılması, konvektif ısı dağılımına yardımcı olur, bu da pozitif ve negatif plazma iyonları arasında birleşme olasılığını arttırır, böylece kaynak kalitesinin iyileştirilmesini kolaylaştırır. Yardımcı gaz akışının helyum olduğu bileşen akış alanı ile yardımcı gaz akışının ksenon olduğu akış alanı arasında büyük bir fark vardır. Korunan alanın büyüklüğü açısından bakıldığında gazın korunması gaza göre daha üstündür.