01 Pengenalan Kertas
Pada masa ini, terdapat sedikit perhatian tentang sebab mengapa jarak wayar dalam kimpalan hibrid arka-laser menyebabkan kecacatan kimpalan, terutamanya dalam kimpalan plat tebal, di mana ketidakstabilan pembentukan plat tebal lebih besar dan kecacatan kimpalan lebih berkemungkinan berlaku. Untuk lebih memahami pengaruh jarak wayar pada pembentukan kecacatan dalam kimpalan hibrid plat tebal, kajian ini menggunakan-kelajuan tinggi,-dawai kuasa tinggi-kimpalan hibrid laser untuk mengimpal plat keluli marin AH36 setebal 12 mm. Kamera berkelajuan tinggi-digunakan untuk memerhati pemindahan titisan dan aliran kolam cair, dan simulasi berangka digunakan untuk mengkaji gelagat aliran khusus kolam cair. Ini menjelaskan mekanisme jarak wayar mempengaruhi pembentukan kecacatan dalam{10}kimpalan hibrid laser.
02 Gambaran Keseluruhan Kertas:
Laser-Kimpalan Hibrid Arka (LAHW), sebagai kaedah penyambungan prospektif secara meluas, telah menarik perhatian ketara dalam sambungan plat tebal pembinaan kapal. Sebagai salah satu parameter kimpalan paling kritikal dalam-kimpalan hibrid arka laser, jarak antara pancaran laser dan arka boleh menjejaskan kesan gandingan antara laser dan arka dengan ketara, terutamanya dalam-laser kuasa tinggi dan keadaan kimpalan-tinggi. Oleh itu, meneroka kesan jarak rasuk pada kimpalan mempunyai kepentingan teori yang penting untuk penyelidikan masa depan dan pengeluaran perindustrian. Kertas kerja ini menggunakan-fotografi berkelajuan tinggi proses kimpalan untuk menganalisis kesan jarak rasuk pada pemindahan titisan dan kestabilan aliran kolam cair dan menggabungkan simulasi berangka untuk memeriksa mekanisme pembentukan kecacatan kimpalan. Keputusan menunjukkan bahawa jarak rasuk yang sesuai boleh mencapai-kimpalan yang terbentuk dengan baik tanpa kecacatan kimpalan yang jelas. Apabila jarak rasuk terlalu rapat, kesan gandingan yang berlebihan antara laser dan arka membawa kepada pemindahan titisan yang tidak stabil dan aliran kolam lebur, mengakibatkan kecacatan kimpalan seperti percikan dan potongan bawah. Apabila jarak rasuk terlalu besar, kesan gandingan dua sumber haba menjadi lemah, tetulang kimpalan berkurangan, dan kecacatan keliangan mungkin berlaku.
03 Analisis Grafik:
Daripada imej morfologi permukaan kimpalan dan-morfologi keratan rentas di bawah jarak pancaran laser yang berbeza (Rajah 1), dapat dilihat bahawa pembentukan permukaan kimpalan berbeza dengan ketara dengan jarak pancaran laser yang berbeza, manakala morfologi-keratan rentas kimpalan di bawah jarak yang berbeza adalah serupa, semuanya kelihatan berbentuk piala.- Apabila jarak pancaran laser ialah 4 mm, tiada kecacatan kimpalan yang jelas, dan pembentukan kimpalan adalah optimum.
Seperti yang dapat dilihat daripada Rajah 2, apabila jarak antara gentian optik secara beransur-ansur meningkat daripada 0 mm kepada 8 mm, kekerapan peralihan litar-pendek mula-mula berkurangan dan kemudian meningkat.
Seperti yang dapat dilihat dari Rajah 3, apabila kimpalan MAG tulen digunakan, di bawah mod peralihan jet, arah peralihan jet adalah di sepanjang garis tertunda hujung wayar. Apabila laser ditambah untuk kimpalan hibrid, sudut pesongan peralihan jet berubah dengan ketara.
Daripada carta statistik dalam Rajah 5, dapat dilihat bahawa kekerapan peralihan litar pintas-pada mulanya berkurangan dan kemudian meningkat. Magnitud sudut pesongan peralihan jet secara beransur-ansur berkurangan apabila jarak antara gentian optik meningkat daripada 0 mm kepada 4 mm. Apabila jarak gentian meningkat lagi kepada 6-8 mm, kesan laser pada sudut pesongan peralihan jet secara beransur-ansur hilang.
Seperti yang dapat dilihat daripada Rajah 6, sebahagian daripada kecacatan percikan timbul daripada peralihan litar-pendek yang tidak stabil. Pada T+5.9 ms, jambatan logam cair mengalami fenomena 'pecah leher', membentuk banyak percikan halus.
Seperti yang dapat dilihat dari Rajah 7, disebabkan oleh pengaruh daya wap logam di dalam lubang kunci dan impak yang disebabkan oleh peralihan titisan, pada kedudukan belakang lubang kunci, logam cair pada permukaan kolam kimpalan mengalir terlalu cepat dan tertanggal dari kolam, membentuk kecacatan percikan.
Daripada hasil simulasi berangka dalam Rajah 8, dapat dilihat bahawa di bawah kesan gabungan laser dan arka, suhu logam lebur berhampiran pusat kolam lebur adalah lebih tinggi dan kadar aliran lebih cepat. Ini menyebabkan logam cair terkumpul ke arah tengah kolam. Apabila kimpalan menyejuk, logam cair pada kedua-dua belah terus bergerak ke arah kawasan tengah di bawah pengaruh daya Marangoni, mengakibatkan pembentukan kecacatan undercut pada kedua-dua belah kimpalan.
Seperti yang dapat dilihat dari Rajah 9, apabila jarak antara filamen terlalu besar, kesan prapemanasan arka menjadi lemah, kesan pemanasan laser pada bahagian bawah lubang kunci berkurangan, dan kestabilan lubang merosot. Oleh kerana tenaga tidak mencukupi dipindahkan ke bahagian bawah kimpalan, bahagian bawah lubang kunci menjadi tidak stabil dan tidak boleh terus terbuka, menyukarkan gelembung gas dalaman untuk melarikan diri, akhirnya mengakibatkan kecacatan keliangan.
03 Ringkasan dan Tinjauan
Kertas kerja ini menggunakan-laser kuasa tinggi-MAG kimpalan hibrid pada keluli AH36 setebal 12 mm untuk mengkaji pembentukan kimpalan, peralihan titisan dan gelagat aliran kolam cair. Selanjutnya, kesan jarak wayar laser pada proses kimpalan dan mekanisme pembentukan kecacatan kimpalan dibincangkan. Kesimpulan utama adalah seperti berikut:(1) Apabila kuasa laser ialah 9.5 kW, kelajuan suapan dawai ialah 10 m/min, kelajuan kimpalan ialah 1.8 m/min, dan jarak wayar laser ialah 4 mm, pembentukan kimpalan terbaik dicapai, dengan tetulang kimpalan 0.28 mm dan lebar kimpalan 5.02 mm, tanpa kerosakkan laser, atau di bawah 5.02 mm. jarak wayar memberi kesan ketara kepada bentuk peralihan titisan (jet +{16}}peralihan litar pintas). Apabila jarak wayar laser bertambah, kekerapan peralihan litar-pendek mula-mula berkurangan dan kemudian meningkat. Apabila jarak wayar laser ialah 0, 2, 4, 6 dan 8 mm, kekerapan peralihan litar-pendek ialah 161 Hz, 124 Hz, 95 Hz, 116 Hz dan 138 Hz, masing-masing. Sudut pesongan peralihan jet berkurangan dengan bertambahnya jarak wayar. Apabila jarak wayar lebih daripada 6 mm, sudut pesongan tidak lagi terjejas oleh jarak wayar, selaras dengan kimpalan MAG tunggal.(3) Percikan terutamanya terbentuk di atas lubang kunci laser dan di bahagian belakang kolam cair. Peralihan titisan litar pintas{37}}mengakibatkan tengkuk dan pecah jambatan logam cecair, membentuk berbilang titisan logam kecil, yang selanjutnya dipengaruhi oleh wap logam yang dikeluarkan dari lubang kunci, mengakibatkan percikan. Selain itu, kolam lebur dipengaruhi oleh kepulan wap dan daya hentaman peralihan titisan, menyebabkan peningkatan dalam halaju aliran logam lebur di bahagian belakang. Apabila logam lebur mengalir menyerong ke atas pada kelajuan 0.3 m/s, sebahagian daripada logam lebur itu terpisah daripada kolam, membentuk percikan.(4) Pembentukan kecacatan terpotong berkait rapat dengan aliran kolam lebur. Logam cair dalam kawasan-yang ditiup gas dan di sekeliling lubang kunci terus mengalir ke belakang, menyebabkan bahagian belakang kolam meningkat. Apabila kawasan kimpalan secara beransur-ansur memejal, di bawah daya Marangoni, logam cair pada sisi kimpalan yang agak sejuk mengalir ke arah pusat panas, meninggalkan logam cair yang tidak mencukupi di kaki kimpal dan mengakibatkan kecacatan potongan kecil.(5) Apabila jarak wayar laser terlalu besar, keliangan mungkin berlaku di dalam kimpalan. Kesan gandingan antara laser dan arka menjadi lemah dengan ketara, menyebabkan kolam lebur laser dan arka hampir terpisah, mengurangkan tenaga yang dihantar ke bahagian bawah kimpalan. Ini mengurangkan kestabilan di bahagian bawah lubang kunci, menyukarkan gelembung untuk keluar dari kolam cair, akhirnya membentuk kecacatan keliangan apabila kimpalan menyejuk dan memejal.
