01 Pengenalan Kertas: Disebabkan kekuatan spesifiknya yang sangat tinggi, aloi titanium berfungsi sebagai bahan struktur kritikal dalam bidang penerbangan dan pembuatan peralatan-tinggi. Walau bagaimanapun, semasa proses kimpalan laser, aloi ini terdedah kepada isu seperti turun naik plasma, penembusan kimpalan yang tidak stabil dan retak panas. Kimpalan laser berterusan tradisional mahupun kimpalan hibrid laser -arka tidak boleh mencapai pembentukan kimpalan yang stabil yang dicirikan oleh ketepatan tinggi dan kadar kecacatan yang rendah; tambahan pula, sistem kawalan gelung tertutup-konvensional bergelut untuk mengatasi pengehadan mengenai responsif masa nyata-yang tidak mencukupi dan pergantungan berat pada model proses tertentu. Model-kimpalan suai percuma-berdasarkan ciri spektrum-telah muncul sebagai penyelesaian yang menjanjikan kepada cabaran ini, disebabkan kawalan input haba yang tepat dan tindak balas pengawalseliaan yang pantas. Namun begitu, corak evolusi ciri spektrum dan mekanisme tindak balas dinamik yang mengawal penembusan kimpalan semasa kimpalan laser aloi titanium masih tidak jelas. Untuk menangani jurang pengetahuan ini, kajian ini menggunakan{13}}percubaan kimpalan laser parameter pembolehubah untuk mencirikan struktur mikro tipikal jahitan kimpalan dan ciri spektrum plasma yang berkaitan. Berdasarkan isyarat spektrum ini, kaedah kuantifikasi dalam talian untuk penembusan kimpalan diwujudkan untuk menyiasat korelasi intrinsik antara kestabilan penembusan, kerentanan retak dan parameter kimpalan. Selepas itu, pengawal percuma-model dipacu{17}}spektrum dilaksanakan untuk mencapai-kualiti kimpalan tinggi, manakala sifat mekanikal dan kualiti pembentukan kimpalan sambungan yang terhasil dinilai secara menyeluruh. Penyelidikan ini menyediakan kedua-dua sokongan teori dan percubaan untuk merealisasikan-kimpalan laser berprestasi tinggi untuk aloi titanium.
02 Gambaran Keseluruhan Teks Penuh: Kertas kerja ini menangani cabaran kritikal dalam kimpalan laser berdenyut aloi titanium-khususnya, kesukaran pengesanan kedalaman kolam cair dalam talian, kerentanan kedalaman kolam cair kepada turun naik yang disebabkan oleh keadaan pelesapan haba yang berbeza-beza dan ketepatan kaedah kawalan tradisional yang tidak mencukupi. Menggunakan diagnostik spektrum dan model-kawalan adaptif percuma sebagai pendekatan teknikal utama, kajian ini menyiasat pengesanan dalam talian dan kawalan-gelung tertutup bagi kedalaman kolam cair. Makalah ini mewujudkan platform eksperimen untuk pemerolehan spektrum plasma dan kimpalan laser berdenyut; melalui siri percubaan kimpalan kelajuan-bolehubah, ia memperoleh data sepadan yang memautkan isyarat spektrum untuk mencairkan kedalaman kolam. Ia membandingkan keberkesanan teknik pengurangan dimensi-seperti t-SNE dan UMAP-dalam mengekstrak ciri spektrum dan membina rangkaian saraf BP untuk meramalkan kedalaman kolam cair. Pada masa yang sama, nisbah keamatan spektrum R3 (Ti I 503.995 nm / Ti I 586.919 nm) dipilih sebagai parameter ciri; berdasarkan model Hammerstein dan Particle Swarm Optimization, ciri dinamik sistem dikenal pasti dan model{15}}pengawal adaptif percuma direka bentuk untuk mencapai kawalan yang stabil terhadap kedalaman kolam cair. Hasilnya menunjukkan bahawa ciri spektrum yang diproses melalui pengurangan dimensi UMAP menghasilkan ketepatan ramalan tertinggi (R²=0.982), dan nisbah keamatan spektrum R3 menunjukkan korelasi negatif yang ketara dengan kedalaman kolam cair, dengan itu mendayakan pencirian masa sebenar kedalaman. Pengawal MFAC yang direka mempunyai masa penyelesaian yang cepat dan overshoot minimum; di bawah keadaan pelesapan haba yang berbeza-beza, 87.3% daripada jahitan kimpalan mengekalkan kedalaman kolam cair yang stabil dalam julat 2.20 ± 0.15 mm, dengan sisihan piawai hanya 0.0986. Penyelidikan ini berjaya mencapai pengesanan dalam talian dan kawalan stabil kedalaman kolam cair dalam kimpalan laser aloi titanium, menyediakan metodologi yang berkesan untuk pengawalan tepat kualiti kimpalan dalam komponen kompleks dalam sektor aeroangkasa.
03 Analisis Bergambar: Rajah 1 membentangkan visualisasi pemerolehan data spektrum dan simulasi berangka proses kimpalan laser berdenyut. Ia menggambarkan lengkung variasi keamatan garis spektrum ciri Ti I 503.995 nm pada kelajuan kimpalan yang berbeza, serta evolusi medan suhu dalam zon kimpalan di bawah penyinaran laser berdenyut. Keputusan menunjukkan bahawa keamatan spektrum menunjukkan hubungan tak linear dengan kelajuan kimpalan. Apabila kelajuan kimpalan meningkat, input haba berkurangan-menyebabkan pengurangan zarah plasma teruja-dan keamatan garis spektrum mula menurun. Walau bagaimanapun, apabila kelajuan ditingkatkan lagi, nisbah kedalaman-ke-lebar kimpalan meningkat; akibatnya, titik pemerolehan isyarat beralih lebih dekat ke teras plasma, menyebabkan keamatan spektrum meningkat kemudiannya.
Rajah 2 membentangkan ilustrasi skematik proses pengekstrakan kedalaman penembusan kimpalan. Ia menunjukkan metodologi yang digunakan untuk kimpalan aloi titanium berikutan kimpalan laser berdenyut-merangkumi penyediaan keratan rentas metalografik membujur-, transformasi skala kelabu, perduaan dan pengekstrakan tepi-dengan itu membezakan dengan jelas logam asas daripada zon gabungan kimpalan, dengan tepat mengenal pasti penyusunan penyukatan dan penembusan secara automatik dan penentukuran nilai kedalaman penembusan.
Rajah 2 membentangkan ilustrasi skematik proses pengekstrakan kedalaman penembusan kimpalan. Ia menunjukkan metodologi yang digunakan untuk kimpalan aloi titanium berikutan kimpalan laser berdenyut-merangkumi penyediaan keratan rentas metalografik membujur-, transformasi skala kelabu, perduaan dan pengekstrakan tepi-dengan itu membezakan dengan jelas logam asas daripada zon gabungan kimpalan, dengan tepat mengenal pasti penyusunan penyukatan dan penembusan secara automatik dan penentukuran nilai kedalaman penembusan.
Rajah 3 membentangkan peta pekali korelasi untuk data yang diproses menggunakan kaedah berbeza, menggambarkan magnitud pekali korelasi antara kedalaman leburan dan ciri yang diekstrak oleh tiga pendekatan berbeza: t-Pengurangan dimensi SNE, pengurangan dimensi UMAP dan nisbah keamatan spektrum R3. Keputusan menunjukkan bahawa nisbah keamatan spektrum R3 (Ti I 503.995 nm / Ti I 586.919 nm) mempamerkan korelasi tertinggi dengan kedalaman lebur, mencapai pekali −0.886-prestasi yang jauh lebih baik daripada dua kaedah pengurangan dimensi tak linear}}, TNE-}, SNE{{9} Ini menunjukkan bahawa nisbah keamatan spektrum adalah yang paling sensitif kepada variasi dalam kedalaman cair dan mempunyai keupayaan pencirian yang paling kuat; Oleh itu, ia berfungsi sebagai ciri teras untuk pengesanan dalam talian dan kawalan adaptif bebas model bagi kedalaman cair.
03 Ringkasan: Menangani cabaran turun naik kedalaman kolam cair dan pengesanan dalam talian dalam kimpalan laser berdenyut aloi titanium, kertas kerja ini menyiasat pengesanan kedalaman kolam cair dalam talian dan model-kawalan adaptif percuma berdasarkan diagnostik spektroskopi. Dengan memperoleh spektrum pelepasan plasma dan membandingkan keberkesanan pencirian ciri yang diperolehi daripada t-pengurangan dimensi SNE dan UMAP terhadap nisbah keamatan spektrum, didapati bahawa nisbah keamatan R3 (Ti I 503.995 nm / Ti I 586.919 nm) mempamerkan korelasi yang kuat{{{3} pekali -0.886-dengan itu mendayakan pencirian yang tepat. Berdasarkan ciri spektrum ini, model{17}}sistem kawalan penyesuaian bebas telah dibina, menggunakan gabungan model Hammerstein dan algoritma Pengoptimuman Particle Swarm untuk mencapai pengoptimuman parameter. Kedua-dua simulasi dan keputusan eksperimen menunjukkan bahawa sistem kawalan mempunyai tindak balas pantas dan overshoot minimum; tambahan pula, walaupun dalam keadaan pelesapan haba yang berbeza-beza, ia berjaya mengekalkan kedalaman kolam cair sebanyak 87.3% daripada jahitan kimpalan dalam julat stabil 2.20 ± 0.15 mm. Kajian ini merealisasikan-pemantauan masa sebenar dan kawalan stabil kedalaman kolam cair dalam kimpalan laser aloi titanium, menyediakan penyelesaian teknikal yang berkesan untuk peraturan gelung tertutup bagi kualiti kimpalan dalam pembuatan peralatan mewah.
