Eriyik Damlacığının Geçiş Davranışına Dayalı Lazer Ark Kompozit Kaynağının Dinamik Prosesinin Stabilite Çalışması

Lazer Ark Kompozit Kaynak
Şangay Mühendislik ve Teknoloji Üniversitesi (USET) Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Okulu'ndan Profesör Peilei Zhang, Warwick Üniversitesi, Şangay Jiao Tong Üniversitesi ve Jiangsu Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (JUST) bilim adamları ile birlikte, şu makaleyi yayınladı: Coatings dergisinde "Lazer-Ark Hibrit Kaynağının Dinamik Sürecinde Stabilitenin Araştırma Durumu" başlıklı bir makale. Damlacık Aktarım Davranışına Dayalı Lazer-Ark Hibrit Kaynak: Bir İnceleme".
01 Giriş
Lazer-Ark Hibrit Kaynak, aynı bölgede hem lazer ısı kaynağı hem de elektrik ark ısı kaynağı kullanır ve aynı eriyik havuzunda iki ısı kaynağının sinerjik etkisi, kaynak hızı ve füzyon derinliğinde de artışa neden olur. boşluk doldurma yeteneğinde ve süreç kararlılığında bir artış olarak. Bu makale, damlacık geçiş davranışı, damlacık geçiş modu ve damlacık kuvveti analizi açısından lazer arklı kompozit kaynak teknolojisinin mevcut araştırma durumunu açıklamaktadır. Araştırma makaleleri ve mühendislik uygulamaları sistematik olarak tasnif edilerek lazer ark kompozit kaynağının çalışma prensibi, teknik avantajları, mühendislik uygulamaları ve kaynak dinamik proses kararlılığı çalışmaları sistematik olarak özetlenmektedir. Son olarak lazer arklı hibrit kaynak teknolojisinin geleceğinin karşı karşıya olduğu sorunlar özetlenmektedir.
Lazer Ark Hibrit Kaynak
02 Genel Bakış
Bu makale, damlacık geçiş modu ve damlacık kuvveti analizi de dahil olmak üzere, lazer arklı kompozit kaynak damlacıklarının geçiş davranışının temel kavramlarını ve özelliklerini gözden geçirmektedir. Lazer ve ark arasındaki karşılıklı fiziksel etkileşime ve birleşik lazer arkı ısı kaynağının kaynak stabilitesi üzerindeki etkisine vurgu yapılır. Erime damlası geçiş davranışı, kaynak işleminin stabilitesi, ark davranışı özellikleri, erime verimliliği, kaynak dumanı ve sıçraması gibi işlem özellikleri ve kaynak metalurjik özellikleri vb. hakkında bilgi sağlar; bu, sezgisellik ve görünürlük ile karakterize edilir ve bir Kaynak bilgi teknolojisinde yeri doldurulamaz kaynak ve bilgi edinme yöntemi. Lazer - ark kompozit kaynak işleminde, metal damlacıklarının erimiş havuza geçiş modu, damlacık boyutu, geçiş frekansı ve stabilitesi kaynak malzemesi özelliklerine, kaynak parametrelerine, koruyucu gaza, lazer enerjisine, hafif tel aralığına ve diğer faktörlere bağlıdır ve Şekil 1'de gösterildiği gibi sonuçta yerçekimi, elektromanyetik kuvvet, plazma akış kuvveti, yüzey gerilimi, metal buhar kuvveti ve diğer entegre rol gibi çeşitli kuvvetlere tabidir.

Şekil 1 kompozit kaynak damlacık kuvveti analizi şematik diyagramı
Lazer Ark Hibrit Kaynak
03 Grafik Analizi
Filament aralığı, lazer ve ark ısı kaynağının optimum şekilde bağlanıp bağlanmadığının belirlenmesinde önemli bir faktördür. Filament aralığının füzyon derinliği, damlacığın geçiş modu ve kaynak işleminin stabilitesi üzerinde önemli bir etkisi vardır. Araştırmacılar, filaman aralığı küçük olduğunda arkın anahtar deliğinin stabilitesine müdahale ettiğini ve düşme geçişinin stabilitesinin lazerden büyük ölçüde etkilendiğini bulmuşlardır. Sıçrayan damlacıklar üzerindeki lazer ışını ışınlaması, lazer ışınının enerjisini engelleyerek, Şekil 2'de gösterildiği gibi sığ bir kaynak derinliğine neden olur. Ek olarak, filaman aralığındaki artış, anahtar deliğinin çökmesine yol açan düzensiz erimiş metal hareketiyle sonuçlandı. ayrıca önceden katılaşmış metal, merkezdeki erimiş metalin kaynak ucu alanını doldurmasını önler ve sonuçta bir kemirme kusuruna neden olur.
Lazer ve ark ısı kaynaklarının kaynak yönündeki göreceli konumları, lazer arklı kompozit kaynağı üzerinde çok önemli bir etkiye sahiptir. Bazı araştırmacılar ve akademisyenler, lazer kılavuzlu modun ark kılavuzlu moddan daha üstün olduğuna inanıyor. Lazer kılavuzlu modun daha stabil bir kaynak işlemi, daha iyi kaynak oluşumu, daha az gözeneklilik ve sıçrama kusuru, daha iyi nüfuziyet ve daha güçlü kaynaklar sağladığına inanıyorlar. Ancak diğer araştırmacılar ark kılavuzlu modun lazer kılavuzlu moddan daha üstün olduğuna inanıyor. UHP lazer kılavuzlu modla karşılaştırıldığında, UHP ark kılavuzlu modun kararlı ark özellikleri ve eriyik havuzu akışı oluşturduğuna ve erimiş damlacıkların yarıçapı ile kaynak yüzeyi arasındaki açının daha büyük bir itici güç oluşturduğuna ve bunun da daha büyük bir itici güç oluşturduğuna inanıyorlar. erimiş damlacıkların ayrılması ve daha az kaynak sıçraması ve daha stabil kaynak şekillendirme ile kaynak işleminin stabilitesini artırır.
Koruyucu gazın önemi hem tek lazer kaynağı hem de elektrik ark kaynağı için dikkate alınmalıdır. Lazer kaynağında koruyucu gaz, plazma koruyucu etkilerini ortadan kaldırmanın, kaynak işleminin stabilitesini artırmanın ve derin füzyon kaynağının gerçekleştirilmesinin etkili bir yoludur. Ark kaynağında koruyucu gaz, arkın stabil yanmasını gerçekleştirmek ve ark ısı kolonunun dağılımını ve erimiş damlacığın geçiş modunu belirlemek için anahtar faktördür. Araştırmacılar, %30 He eklenmesinin lazer ve arkın bileşik etkisini iyileştirdiğine ve erime damlası geçiş modunun kararsız jet geçişinden kararlı jet geçişine değiştiğine ve dönen jet geçişi ile ark darbe döngüsünün eşleşme derecesini daha az enerjiyle iyileştirdiğine inanıyor. ark dalga biçiminde dalgalanma, daha iyi kaynak dikişi şekillendirme ve daha az kaynak hatası. Ayrıca araştırmacılar, kaynak füzyon derinliğini iyileştirmek ve gözeneklilik kusurlarını önlemek için He hacim yüzdesinin %50 olması gerektiğine inanıyor. Etkin lazer güç yoğunluğu, He hacim yüzdesinin artmasıyla artar, bu da kaynak füzyon derinliğinin artmasına katkıda bulunur. Ar-He karışımı kullanıldığında küçük deliklerin stabilitesi iyileştirildiği için kaynak gözenekliliği kusurları etkili bir şekilde bastırıldı.
Ark kaynağına lazerin eklenmesi ark morfolojisinde ve eriyik havuzu morfolojisinde değişikliklere neden olarak ark kuvveti, elektromanyetik alan ve eriyik havuzunun yüzey geriliminde değişikliklere yol açtığından, bu faktörlerdeki değişiklikler doğrudan malzemenin geçiş özelliklerinde değişikliklere yol açacaktır. erimiş damlacık. Lazer kaynağının derin erimesi ve ark kaynağının köprüleme performansının avantajlarını birleştiren birçok araştırmacı ve bilim adamı, lazer arklı kompozit kaynakta erimiş damlacıkların geçiş davranışına dikkat çekmiştir. Lazer ilavesinin damlacık geçişi üzerinde hem teşvik edici hem de engelleyici etkilere sahip olduğuna inanıyorlar. Kısa devre ve damla geçiş modlarında lazer damla geçişini desteklerken jet geçiş modunda lazer damla geçişini engeller. Damlacıklara etki eden elektromanyetik ve plazma kuvvetlerinin büyüklüğü ve yönü, damlacık geçiş davranışını etkilemede kritik öneme sahiptir. Düşük iyonizasyon potansiyeline sahip lazer kaynaklı plazmanın neden olduğu erimiş damlacıktaki akım dağılımının değişmesi nedeniyle elektromanyetik ve plazma kuvvetlerinin büyüklüğü ve yönü dönüşür.

04 Sonuç ve Görünüm
Lazer ark kompozit kaynağı, tamamen farklı enerji aktarım mekanizmaları ve fiziksel özelliklere sahip iki ısı kaynağını birleştiren ve aynı zamanda işleme konumunda hareket eden, farklı ısı kaynakları arasındaki etkileşimi ve aralarındaki etkileşimi sağlayan yeni bir kaynak işleme yöntemi türüdür. Kaynak işlemini tamamlamak için yeterli ısıyı üretmek için ısı kaynağı ve iş parçası. Yeni bir verimli kaynak ısı kaynağı türü olarak, iki ısı kaynağının ilgili avantajlarından tam anlamıyla faydalanabilir, aynı zamanda eksikliklerini de giderebilir. Lazer ve eritme elektrotlu inert gaz / aktif gaz ark kaynağı (MIG / MAG) en umut verici kompozit kaynak modudur, kompozit ısı kaynağının fiziksel mekanizmasının daha fazla araştırılmasına acil bir ihtiyaç vardır. Bu arada kompozit kaynak prosesinde erime damlası geçiş davranışı da çok önemlidir. Damlacık geçiş davranışı, kaynak işlemi için doğru bilgi sağlayabilir ve kaynak işleminin stabilitesini etkili bir şekilde belirleyebilir.
İnşaat makinelerinin sürekli gelişmesiyle birlikte levha kalınlığı da artıyor. Kalın levha kaynağının stabilitesini sağlamak için kalın levhalara eğim verilmesi şarttır. Kalın plaka ağzının karmaşıklığı nedeniyle kaynak işleminde arkın stabilitesi de bir dereceye kadar etkilenerek kaynak kusurlarının oluşmasına neden olur. Aynı zamanda kusurların oluşması eriyik damlacığının geçiş davranışıyla da yakından ilişkilidir. Yüksek güçlü lazer arklı kompozit kaynaklarda kaynak kusurlarının oluşması kaçınılmazdır. Sayısal simülasyon teknolojisinin optimizasyonu ve ilerlemesi, hata analizinin sınırlamalarını aşar ve yenilikçi süreçlerin daha da geliştirilmesi için sağlam bir teorik temel sağlar. Lazer arklı kompozit kaynakta çok sayıda proses parametresi nedeniyle, en iyi kaynak oluşumunu elde etmek amacıyla proses parametre penceresi sürekli olarak daraltılır ve proses parametrelerindeki değişiklik aynı zamanda erimiş malzemenin geçiş özellikleri üzerinde de büyük bir etkiye sahiptir. damlacık. Bu nedenle, proses parametrelerinin sürekli araştırılması, lazer arklı kompozit kaynak erime damlası geçiş modu için büyük önem taşımaktadır.