Ho Welsha ka Laser – Tšusumetso ea Liparamithara tsa ho Oscillation ho Adjustable Ring Mode (ARM) Ho Welsha ka Laser ea Li-Alloy tsa Aluminium

Ho Welsha ka Laser – Tšusumetso ea Liparamithara tsa ho Oscillation ho Adjustable Ring Mode (ARM) Ho Welsha ka Laser ea Li-Alloy tsa Aluminium

1. Kakaretso

Phuputso ena e batlisisa liphello tsa bophahamo le maqhubu a ho sisinyeha ha modumo holim'a boleng ba bokaholimo, li-macro le li-microstructure, le masoba a mokhoa oa lesale o fetoloang (ARM)ho tjheseletsa ka laser e sisinyehangLipoleiti tsa alloy tsa aluminium tsa A5083. Liphetho li bontša hore ka keketseho ea bophahamo le maqhubu a ho sisinyeha ha metsi, boleng ba bokaholimo ba weld boa ntlafala. Ha bophahamo bo ntse bo eketseha, karolo e tšekaletseng ea weld e fetoha ho tloha sebopehong sa "goblet" ho ea sebopehong sa "crescent". Tlhahlobo ea sebopeho sa microstructural e bontša hore boholo ba thollo ea weld ha bo fokotsehe ka keketseho ea bophahamo le makhetlo a ho sisinyeha ha metsi ka lebaka la tlholisano pakeng tsa phello ea ho sisinyeha le phokotso ea sekhahla sa ho pholisa. Menyetla ea weld e fokotseha ka keketseho ea liparamente tsa ho sisinyeha ha metsi, e fihlang ho porosity ea ho qetela ea 0.22% ha bophahamo bo le 2 mm. X-ray tomography ea mahlakore a mararo e tiisa hape tšusumetso ea ho sisinyeha ha metsi kabong ea li-pore: li-pore tse kholo li atisa ho bokellana ka morao ho letamo le qhibilihisitsoeng, ha li-pore tse nyane li bontša ho lekana ho betere. Phuputso ena e fana ka temohisiso ea bohlokoa bakeng sa ho ntlafatsa liparamente tsa ho sisinyeha ha metsi ho fihlela ho tjheseletsa ea laser ea boleng bo holimo lits'ebetsong tsa alloy ea aluminium ea A5083.

2 Semelo sa Indasteri

Li-alloy tsa aluminium li na le melemo ea boima bo bobebe, matla a khethehileng a phahameng, le ho hanyetsa mafome hantle, 'me li sebelisoa haholo liindastering tsa likoloi, literene tse lebelo le phahameng, lifofane le liindasteri tse ling. Ho tjheseletsa ka laser ho na le melemo ea ho sebetsa hantle haholo, sebaka se senyenyane se amehileng ke mocheso, le phetoho e nyane ea ho tjheseletsa. Ka hona,ho tjheseletsa ka laser ke mokhoa o theko e tlaase o loketseng lipoleiti tse teteaneng, e leng se ka fokotsang haholo palo ea liphase tsa weld. Porosity ke phoso e kholo ho welding ea laser ea li-alloy tsa aluminium, e amang haholo litšobotsi tsa mechini tsa manonyeletso a weld. Ka hona, ho entsoe lithuto tse pharaletseng ho fokotsa le ho felisa ho thehoa ha porosity, ho kenyeletsoa ho ntlafatsa khase e sireletsang, ho sebelisa theknoloji ea mahlakore a mabeli, ho sebelisa litsamaiso tsa matla a laser tse fetotsoeng, le ho amohela mekhoa ea mahlakore a oscillating. Theknoloji ea welding ea oscillating ea laser e hlahella ka bokhoni ba eona ba ho kopanya melemo ea welding ea laser le litšobotsi tsa eona. Ho sebelisa welding ea oscillating ea laser ho ke ke ha fokotsa porosity feela empa hape ho ka ntlafatsa sebopeho se senyenyane sa weld le ho ntlafatsa boleng ba weld. Palo e kholo ea lithuto e shebane haholo le likarolo tse fapaneng tsa welding ea oscillating ea laser, ho kenyeletsoa phokotso ea porosity, ntlafatso ea kabo ea matla, ntlafatso ea sebopeho sa lijo-thollo, le tlhaloso ea phallo e qhibilihang letamong le qhibilihisitsoeng. Kabo ea matla a laser e bapala karolo ea bohlokoa kabong ea mocheso le botebo ba ho kenella ha welding ea laser. Ka boholo bo itseng ba oscillation, ka keketseho ea maqhubu a ho skena, ts'ebetso ea welding e fetoha ho tloha ho welding e tebileng ea ho kenella ho ea ho welding e sa tsitsang, 'me qetellong ho ea ho welding ea ho futhumatsa. Liphetho li bontša hore ho eketsa boholo ba ho skena le makhetlo ho ka fokotsa ho kenella ha moholi, empa hape ho fokotsa botebo ba ho kenella ha moholi, ka hona ho fokotsa litšobotsi tsa mechine tsa moholi. Lilemong tsa morao tjena, laser ea mokhoa oa ho lla o fetoloang (ARM) e ntlafalitsoe, e arolang matla a laser hore e be khubu e nang le matla a mangata a mangata le lesale le nang le matla a tlase a mangata, e ikemiselitseng ho tsitsisa lesoba la senotlolo le ho ntlafatsa boleng ba ho tjheseletsa. Bafuputsi ba sebelisitse welding ea laser ea ARM e tjheseletsang ho tjheseletsa li-alloy tsa aluminium tse matla a 6xxx tlas'a litekanyo tse fapaneng tsa matla a mantlha/lesale le bophara ba ho tjheseletsa. Liphetho tsa liteko li bontša hore ntlha e ka sehloohong e amang geometry ea weld ke bophara ba ho tjheseletsa, ho fapana le karolelano ea matla a moholi oa mantlha. Leha ho le joalo, kabo ea moholi le mokhoa oa eona oa thibelo tlas'a superposition ea ho tjheseletsa le laser ea ARM ha lia ithutoa. Pampiring ena, theknoloji e ncha ea welding ea laser ea ARM e tjheseletsang e amohetsoe ho fokotsa ho kenella ha moholi, ho fumana botebo bo phahameng ba ho kenella le boleng bo betere ba weld. Phuputso e felletseng mabapi le kabo ea matla a laser, boitšoaro ba matla a letamo le qhibilihisitsoeng, le sebopeho sa microstructure tlas'a maqhubu a fapaneng a ho sisinyeha le amplitude e etsoa.

3. Lipakane le Mekhoa ea Teko

Theknoloji ea ho tjheseletsa e chitja ea laser e oscillating e sebelisitsoe ho tjheseletsa litšepe tsa aluminium. Thepa ea motheo (BM) e ne e le motsoako oa aluminium oa 5083-O o nang le litekanyo tsa 300mm × 100mm × 5mm (bolelele × bophara × botenya), 'me motsoako oa eona oa lik'hemik'hale o bontšitsoe tafoleng. Pele ho tjheseletsa, lisampole li ne li bentšitsoe ho tlosa filimi ea oxide ea bokaholimo, ebe li hloekisoa ka acetone ka bateng ea ultrasonic metsotso e 15 ho tlosa oli ea bokaholimo.sistimi ea ho tjheseletsa ka laserHaholo-holo e na le roboto ea Kuka, laser ea disk ea TruDisk 8001, le sekene sa galvanometer sa 3D PFO. Laser ea disk ea TruDisk 8001 e sebelisitsoe e le mohloli oa laser oa mokhoa oa lesale o fetoloang, ka karolelano ea fiber ea mantlha/lesale ea 100/400 μm le matla a phahameng a tlhahiso a 8 kW (bolelele ba maqhubu a 1030 nm, paramethara ea boleng ba beam ea 4.0 mm·rad). Boriti ba laser bo entsoe ka karolo ea mantlha le karolo ea lesale, moo laser e karolong e bohareng ea mantlha e hlahisang lesoba la senotlolo (60% ea matla a laser), 'me laser e karolong ea lesale e netefatsa kabo e ntle ea mocheso (40% ea matla a laser), joalo ka ha ho bontšitsoe Setšoantšong (b). Bolelele ba focal ba collimator le lense e shebaneng ke 138 mm le 450 mm, ka ho latellana. Nakong ea ts'ebetso ea ho tjheseletsa, khamera ea lebelo le phahameng ea Phantom V1840 le mohloli oa leseli le phahameng la Cavilux li sebelisitsoe ho beha leihlo ts'ebetso ea ho tjheseletsa ka nako ea sebele, ka lebelo la ho thunya la 5000 fps le nako ea ho pepesehela ea 1 μs. Thutong ena, tsela ea ho sisinyeha ha mahlaseli a chitja, tsela ea motsamao oa laser, le lebelo la hang-hang li hlalosoa joalo ka ha ho bontšitsoe setšoantšong.

4 Liphetho le Puisano

4.1 Litšobotsi tsa Sebopeho sa Weld Sebopeho sa bokaholimo ba weld tlas'a mekhoa e fapaneng ea ho sisinyeha ha laser se bontšitsoe setšoantšong. Liphetho li bontša hore bokaholimo ba weld ba welding ea mohala o otlolohileng bo majabajaba (bo majabajaba ba 78.01 μm), ka ho tsoela pele ho fokolang ha maqhubu a weld le ho ata ha weld ho sa lekaneng. Ho thehoa ha weld ho sa lekaneng, ho fafatsa ho matla, le ho seha ho tlase le tsona li ile tsa bonoa. Ka keketseho ea boholo ba ho sisinyeha le makhetlo, bokaholimo ba weld bo hlahisa maseka a teteaneng le a tšoanang a litlhapi. Bo majabajaba ba bokaholimo ba welds ka boholo ba ho sisinyeha ba 0.5 mm, 1 mm, le 2 mm ke 80.71 μm, 49.63 μm, le 31.12 μm, ka ho latellana. Ha ho na ho se tsitse kapa ho hlahella ho bakoang ke ho fafatsa. Liphetho li bontša hore maqhubu a phahameng a ho sisinyeha a lebisa phallong e tloaelehileng ea letamo le qhibilihisitsoeng, phello e matla ea ho hlohlelletsa ea lehlaseli la laser, le bokaholimo bo loketseng ba weld. Ha e le hantle, sebopeho sa weld ea laser se amana le motsamao oa lehlaseli la laser. Nakong ea ho tjheseletsa, liphetoho tsa bophahamo ba oscillation le maqhubu li fetola lebelo la welding, ka hona li ama bongata ba matla a linear le kakaretso ea mocheso o kenang oa laser. Sebopeho sa karolo e tšekaletseng ea weld se bōpehile joaloka "goblet", se nang le likarolo tse peli: karolo e ka tlase ke "stem", 'me karolo e ka holimo ke "sekotlolo". Botebo ba ho kenella le "stem" li hlalosoa e le H1 le H2, ka ho latellana, 'me bophara ba weld ("sekotlolo") le "stem" li hlalosoa e le W1 le W2, ka ho latellana. Bophara ba weld ka bobeli W1 le W2 boa eketseha ka ho tsamaellana le keketseho ea bophahamo ba oscillation, 'me sebopeho sa weld butle-butle se fetoha ho tloha sebopehong sa "goblet" ho ea sebopehong sa "crescent". Bongata bo boholo ba matla a laser bo hlaha moo ho kopanang tsela. Ha ho bapiswa Dipalo (b, d) le (c, e), ho ka bonwa hore keketseho ya maqhubu a ho skena e tla eketsa sebaka sa ho kopana ha tsela tseleng ya ho skena, e leng se etsang hore kabo ya matla a laser e tshwane haholoanyane. Leha ho le jwalo, phokotso ya bongata bo boholo ba matla e tla lebisa phokotsong ya botebo ba weld.

4.2 Boitšoaro ba Letangoana le Qhibilihisitsoeng Ho hlakisa tšusumetso ea tsela ea ho skena boitšoarong ba letangoana le qhibilihisitsoeng, ho sebelisitsoe sistimi ea khamera e lebelo le phahameng ho shebella ts'ebetso ea phetoho ea letangoana le qhibilihisitsoeng le lesoba la senotlolo. Setšoantšo (a) se bontša ts'ebetso ea phetoho ea letangoana le qhibilihisitsoeng tlas'a tsela e otlolohileng. Setšoantšo (bf) ke litšoantšo tsa phetoho ea letangoana le qhibilihisitsoeng tlas'a liparamente tse fapaneng tsa ho sisinyeha. Ka keketseho ea maqhubu a ho sisinyeha le boholo ba sebaka, karolo e ka morao ea letangoana le qhibilihisitsoeng e ba chitja haholoanyane ka lebaka la katoloso ea bophara ba letangoana le qhibilihisitsoeng. Ha bolelele ba letangoana le qhibilihisitsoeng bo ntse bo eketseha, phetoho ea bokaholimo e bakoang ke ho phatloha ha lesoba la senotlolo e fokotseha nakong ea ho ata ha morao. Ka hona, tšepe ea mokelikeli o qhibilihisitsoeng e tiea hantle le khafetsa pheletsong e ka morao ea letangoana le qhibilihisitsoeng, e etsa sekala sa litlhapi se ts'oanang le se teteaneng sa weld. Setšoantšo se bontša phetoho ea sebaka sa ho bula lesoba la senotlolo nakong ea ho tjheseletsa ka laser, e nkiloeng litšoantšong tsa lifoto tse lebelo le phahameng tsa letangoana le qhibilihisitsoeng. Joalokaha ho bontšitsoe Setšoantšong (a), nakong ea ho tjheseletsa lesoba la senotlolo, boholo ba ho bula lesoba la senotlolo bo bontša liphetoho tse totobetseng. Ho bonoe mehlala e 'maloa ea ho koaloa ha lesoba la senotlolo (0 mm²), ka karolelano ea sebaka sa ho buloa ha lesoba la senotlolo sa 0.47 mm². Keketseho ea boholo ba ho sisinyeha le eona e ka fokotsa ho feto-fetoha le ho ntlafatsa botsitso. Sena se bakoa ke hore ho tjheseletsa ho sisinyehang, karolo e kholo ea matla e abeloa mahlakoreng ka bobeli. Ka hona, sehokelo se ka har'a lesoba la senotlolo sea atoloha, 'me boholo ba ho sisinyeha boa eketseha, ka hona ho eketsa sebaka sa ho buloa. Keketseho ea boholo e atolosa sebaka sa ho sisinyeha ha lehlaseli la laser, e leng se lebisang katolosong ea radius ea motsamao oa nako le nako oa lesoba la senotlolo. Ka lebaka la viscosity ea tšepe e qhibilihisitsoeng le khatello ea hydrodynamic e sebetsang haufi le lebota la lesoba la senotlolo, motsamao oa hona joale oa eddy o etsahala letamo le qhibilihisitsoeng la welding haufi le lesoba la lesoba la senotlolo. Katoloso ea sebaka sa ho buloa ha lesoba la senotlolo e ntlafatsa botsitso ba eona, e qoba ho thehoa ha lipululana, 'me ka hona e thibela haholo masoba.

4.3 Sebopeho se Senyenyane Setšoantšo se bontša sebopeho sa EBSD sa karolo e tšelang weld tlas'a maqhubu a fapaneng a ho sisinyeha le boholo ba tsona. Haufi le mola oa ho kopanya oa weld ea laser, lithollo tsa dendrite tsa columnar li hola ho ea bohareng ba weld. Joalokaha ho bontšitsoe Setšoantšong (a), pakeng tsa libaka tsa "sekotlolo" le "sekutu", liphapang tse totobetseng kabong ea lithollo tsa columnar li ka bonoa. Lithollo tsa columnar li abuoa ka sebopeho sa U haufi le lebota la "sekotlolo", ha sebakeng sa "sekutu", lithollo tsa columnar li abuoa ka sebopeho sa U haufi le mola oa ho kopanya. Nakong ea ho tiea ha weld, lithollo tse tiileng ka karolo e itseng sebakeng sa ho kopanya li sebetsa e le libaka tsa nucleation bakeng sa karolo e ka pele ea ho tiea 'me ka ho khetheha li hola ka ho otloloha moeling oa letamo le qhibilihisitsoeng ho latela tataiso ea gradient e phahameng ea mocheso. Ketsahalo ena e etsahala hobane matla a phahameng a laser a lebisa ho cheseng haholo ka hare ho letamo la ho kopanya. Gradient e phahameng ea mocheso G le sekhahla se itekanetseng sa kholo R li etsa hore G/R e be kholo ho feta moeli oa phetoho ea microstructure, e leng se fellang ka ho thehoa ha lithollo tsa columnar. Mocheso oa mocheso G setsing sa ho tjheseletsa oa fokotseha, e leng se etsang hore karolelano ea G/R e theohe butle-butle ka tlase ho moeli oa phetoho ea sebopeho sa microstructure, e fetohela ho lithollo tse lekanang. Lithollo tse lekanang li fumaneha likarolong tse bohareng tsa "sekotlolo" le "sekotlolo". Kaha "sekotlolo" sa ho tjheseletsa se mosesaane ebile se haufi le thepa ea motheo, se tiea ka ho feletseng ka pel'a sebaka sa "sekotlolo" nakong ea ho pholisa. Karolo ea "sekotlolo" se tiileng e sebetsa e le sebaka sa nucleation botlaaseng ba "sekotlolo", e khothalletsa kholo e holimo ea lithollo tse kholo. Setšoantšo se bontša mekhoa ea ho tjheseletsa ea mola o otlolohileng le e sisinyehang. Ho bontšitsoe hore phetoho e tsoelang pele ea boemo ba lebone la laser ho tjheseletsa ea ho tjheseletsa ea laser e tla eketsa bolelele ba letamo le qhibilihisitsoeng le mahareng, e qhibilihise tšepe e seng e tiile, e fellang ka phokotseho ea sekhahla sa kholo ea lithollo r. Sena se ka lebisa ho fokotseha ha G/R sebakeng se tlase sa lithollo tse lekanang.

4.4 Kabo ea Methapo e Methapo e Methapo e Methapo e Methapo e Methapo e Methapo e Methapo e Sebelisitsoe ho etsa tlhahlobo e felletseng ea weld, ho fumana kabo ea mahlakore a mararo ea li-pores tse ka har'a weld, joalo ka ha ho bontšitsoe setšoantšong. Methapo e baloa e le kakaretso ea bophahamo ba li-pores tse arotsoeng ka kakaretso ea weld. Ka ho bapisa sebopeho sa li-pores le kabo ea li-weld tse otlolohang tsa laser tse otlolohileng le li-weld tse otlolohang tsa laser tse chitja, ho fumanoa hore li-weld tse otlolohang tsa laser tse otlolohileng li na le li-pores tse kholo tse ngata, tse nang le merosi ea 2.49%, e leng e phahameng haholo ho feta ea selikalikoe.li-weld tse sisinyehang ka laser. Ka ho bapisa Ditshwantsho (b, c) le (d, e), ho ka bonwa hore ho eketsa maqhubu a ho sisinyeha ho thusa ho thibela ho thehwa ha di-pores. Ha ho bapiswa Ditshwantsho (b, d) le (c, e), ho ka bonwa hore keketseho ya boholo ba ho sisinyeha le yona e bapala karolo ya bohlokwa ho thibeleng ho thehwa ha di-pores. Ha boholo ba ho sisinyeha bo eketseha ho ya ho 2 mm (Setshwantsho (f)), di-pores di fokotswa ho ya ho 0.22%, ho siya di-pores tse nyane le tse nyane feela. Setshwantsho se bontsha kabo ya sebaka sa di-pores dibakeng tse fapaneng ho tloha moleng o bohareng wa weld, e leng se emelang di-pores tse itshetlehileng ka boholo ba sebaka sa di-pores. Bakeng sa ho weld ka mola o otlolohileng, sebaka sa di-pores se arolwa ka ho lekana moleng o bohareng wa weld, mme butle-butle se fokotseha ka keketseho ya sebaka ho tloha moleng o bohareng wa weld. Diphetho di bontsha hore di-pores tse bakwang ke keyhole di shebane haholo le letamo le qhibilihisitsweng moleng o bohareng wa weld. Bakeng sa ho weld ka laser, ho leka-lekana ha kabo ya di-pores ho fokola. Setšoantšo se bontša sebaka sa masoba a metsi libakeng tse fapaneng ho tloha holim'a weld, moo mola o mofubelu o emelang moeli pakeng tsa libaka tsa "sekotlolo" le "kutu". Tabeng ea masoba a maholo a maholo (Litšoantšo (ac)), sebaka sa masoba a metsi ka holim'a moeli se etsa ho feta 85%. Sena se bakoa ke hore phetoho ea contour moeling o molelele oa itudinal e ka tšoasa lipululana ka letamo la weld, 'me lipululana tse tšoasitsoeng li atisa ho fallela holimo tlas'a tšusumetso ea ho phaphamala. Tabeng ea masoba a manyenyane a maholo (Litšoantšo (df)), masoba a bokellane sebakeng seo ka hare ho 0.5 mm ka tlase ho mola oa moeli. Nako e khutšoanyane ea ho pholisa le ho falla ho honyenyane ho ea holimo e ka ba mabaka a ketsahalo ena.

Liqeto tse 5

(1) Mekhoa e fapaneng ea ho sisinyeha ha laser e na le litlamorao tse totobetseng holim'a weld. Boholo le maqhubu a phahameng li ka ntlafatsa boleng ba bokaholimo, ha liparamente tse kholo haholo tsa ho sisinyeha li ka eketsa ho teteana le ho baka liphoso tse kobehileng.

(2) Sebopeho sa weld se laolwa haholo-holo ke diparamente tsa ho sisinyeha ha laser, tse amang lebelo la ho sisinyeha, kabo ya matla, le kakaretso ya mocheso o kenang. Ka keketseho ya boholo ba ho sisinyeha, sebopeho sa weld se fetoha ho tloha ho "goblet" ho ya ho "crescent", mme karolelano ya aspect e a fokotseha.

(3) Ka keketseho ea bophahamo le maqhubu a ho sisinyeha ha metsi, letamo le qhibilihisitsoeng lea pharalla 'me karolo e ka morao ea chitja. Phello ea ho sisinyeha ha metsi e eketsa bolelele ba letamo le qhibilihisitsoeng, e leng se molemo ho phonyoheng ha lipululana le ho tiea ka mokhoa o ts'oanang. Nakong ea ho tjheseletsa ka mola o otlolohileng, sebaka sa ho bula senotlolo sea fetoha; ha re bua ka mokhoa o batlang o lekana, phetoho ena e ka fokotseha, ea ntlafatsa botsitso ba ho tjheseletsa.

(4) Ho eketsa boholo ba ho sisinyeha le maqhubu ho fokotsa gradient ea mocheso le sekhahla sa kholo, e leng se molemo ho theheng boholo ba lithollo tse kholo. Leha ho le joalo, phello ea ho hlohlelletsa ka laser e thusa ho ntlafatsa boholo ba lithollo le ho ntlafatsa matla a sebopeho. Tlas'a liparamente tse fapaneng tsa laser, thatafalo ea weld e lula e tsitsitse, e le tlase hanyane ho feta ea thepa ea motheo, e ka bang ka lebaka la tahlehelo ea mouoane ea magnesium.

(5) Tomografi ya X-ray ya mahlakore a mararo e bontsha hore ho tjheseletsa ka mola o otlolohileng ho na le masoba a mangata (2.49%) le bophahamo bo boholo ba masoba ho feta ho tjheseletsa ka ho sisinyeha. Ho eketsa diparamitha tsa ho sisinyeha ho ka fokotsa masoba haholo, esita le ho fihla ho 0.22% ha boholo ba yona e le 2 mm. Kabo ya sebaka sa masoba e fetoha ka ho sisinyeha: masoba a maholo a bokellana ka morao ho letamo le qhibilihisitsweng, mme masoba a manyane a na le ho leka-lekana ho betere. Masoba a maholo a hasantswe haholo ka hodima moedi pakeng tsa dibaka tsa "sekotlolo" le "kutu", ha masoba a manyane a kgobokane ka tlase ho moedi.