د لیزر ویلډینګ - د المونیم الیاژونو د تنظیم وړ حلقوي حالت (ARM) لیزر ویلډینګ باندې د اورښت پیرامیټرو اغیزه
۱. لنډیز
دا څیړنه د سطحې کیفیت، میکرو او مایکرو جوړښتونو، او د تنظیم وړ حلقوي حالت (ARM) پوروسیټي باندې د oscillation طول او فریکونسۍ اغیزې څیړي.د لیزر oscillating ویلډډد A5083 المونیم الیاژ پلیټونه. پایلې ښیي چې د oscillation طول او فریکونسۍ زیاتوالي سره، د ویلډ سطح کیفیت ښه کیږي. لکه څنګه چې طول زیاتیږي، د ویلډ کراس سیکشن د "ګوبلټ" شکل څخه "کریسنټ" شکل ته بدلیږي. د مایکروسټرکچر تحلیل ښیي چې د ویلډ د غلې اندازه د oscillation طول او فریکونسۍ زیاتوالي سره د محرک اغیزې او د یخولو نرخ کمولو ترمنځ سیالۍ له امله کم نه کیږي. د ویلډ porosity د oscillation پیرامیټرو زیاتوالي سره کمیږي، کله چې طول 2 ملي میتر وي د 0.22٪ وروستي porosity ته رسیږي. درې بعدي ایکس رې ټوموګرافي د pores ویش باندې د oscillation اغیز نور هم تاییدوي: لوی pores د پړسیدلي حوض شاته راټولیږي، پداسې حال کې چې کوچني pores غوره همغږي ښیې. دا څیړنه د A5083 المونیم الیاژ غوښتنلیکونو کې د لوړ کیفیت لیزر ویلډینګ ترلاسه کولو لپاره د oscillation پیرامیټرو غوره کولو لپاره ارزښتناکه بصیرت چمتو کوي.
۲ د صنعت پس منظر
د المونیم الیاژونه د سپک وزن، لوړ ځانګړي ځواک، او ښه زنګ وهلو مقاومت ګټې لري، او په پراخه کچه په موټرو، لوړ سرعت ریل، فضايي او نورو صنعتونو کې کارول کیږي. لیزر ویلډینګ د لوړ موثریت، کوچني تودوخې اغیزمن زون، او کوچني ویلډینګ خرابوالي ګټې لري. له همدې امله،لیزر ویلډینګ د ویلډینګ یوه اقتصادي طریقه ده چې د غټو پلیټونو لپاره مناسبه ده، کوم چې کولی شي د ویلډ پاسونو شمیر خورا کم کړي. د المونیم الیاژونو لیزر ویلډینګ کې پوروسیټي یو مهم نیمګړتیا ده، کوم چې د ویلډ شوي بندونو میخانیکي ملکیتونو باندې جدي اغیزه کوي. له همدې امله، د پوروسیټي جوړښت کمولو او له منځه وړلو لپاره پراخه مطالعات ترسره شوي، پشمول د شیلډینګ ګاز اصلاح کول، د دوه ګوني بیم ټیکنالوژۍ پلي کول، د ماډل شوي لیزر بریښنا سیسټمونو کارول، او د اوریدو وړ بیم میتودونه غوره کول. د لیزر اوریدو وړ ویلډینګ ټیکنالوژي د دې وړتیا لپاره ولاړه ده چې د لیزر ویلډینګ ګټې د خپلو ځانګړتیاو سره یوځای کړي. د لیزر اوریدو وړ ویلډینګ کارول نه یوازې د اوریدو کمولی شي بلکه د ویلډ مایکرو جوړښت هم ښه کولی شي او د ویلډ کیفیت هم لوړوي. ډیری مطالعاتو په عمده توګه د لیزر اوریدو وړ ویلډینګ په مختلفو اړخونو تمرکز کړی، پشمول د اوریدو کمول، د انرژۍ ویش اصلاح کول، د غلو جوړښت اصلاح کول، او په پړسیدلي حوض کې د ویلډ جریان ځانګړتیا. د لیزر انرژي ویش د لیزر ویلډینګ د تودوخې ویش او د ننوتلو ژوروالي کې مهم رول لوبوي. په یو ځانګړي اوریدو وړ طول کې، د سکین کولو فریکونسۍ زیاتوالي سره، د ویلډینګ پروسه د ژور نفوذ ویلډینګ څخه بې ثباته ویلډینګ ته، او په پای کې د تودوخې لیږد ویلډینګ ته لیږدول کیږي. پایلې ښیي چې د سکین کولو طول او فریکونسۍ زیاتوالی کولی شي د ویلډ د نفوذ ژوروالی کم کړي، مګر د ویلډ میخانیکي ملکیتونه هم د پام وړ کم کړي، په دې توګه د ویلډ میخانیکي ملکیتونه کموي. په وروستیو کلونو کې، د تنظیم وړ حلقوي حالت (ARM) لیزر رامینځته شوی، کوم چې د لیزر انرژي په لوړ انرژي کثافت لرونکي کور او د ټیټ انرژي کثافت لرونکي حلقه ویشي، چې موخه یې د کی هول ثبات کول او د ویلډینګ کیفیت ښه کول دي. څیړونکو د ARM لیزر oscillating ویلډینګ څخه کار اخیستی ترڅو د 6xxx لوړ ځواک المونیم الیاژونه د مختلف کور/حلقې بریښنا تناسب او oscillation پلنوالي لاندې ویلډ کړي. تجربوي پایلې ښیې چې د ویلډ جیومیټري اغیزه کولو اصلي فاکتور د oscillation پلنوالی دی، د کور-حلقې بریښنا تناسب پرځای. په هرصورت، د oscillation او ARM لیزر د superposition لاندې د pores ویش او د هغې د مخنیوي میکانیزم نه دی مطالعه شوی. پدې مقاله کې، د ویلډ د porosity کمولو، د لوړ نفوذ ژوروالی او د ویلډ غوره کیفیت ترلاسه کولو لپاره د ARM لیزر oscillating ویلډینګ ټیکنالوژي غوره شوې ده. د لیزر انرژي ویش، د پړسوب شوي حوض متحرک چلند، او د مختلفو oscillation فریکونسۍ او amplitudes لاندې مایکرو جوړښت په اړه یوه جامع مطالعه ترسره کیږي.
۳ . تجربوي موخې او طرزالعملونه
د المونیم الیاژونو د ویلډ کولو لپاره د سرکلر لیزر اوسیلیټینګ ویلډنګ ټیکنالوژي کارول شوې وه. د اساس مواد (BM) 5083-O المونیم الیاژ و چې ابعاد یې 300mm × 100mm × 5mm (اوږدوالی × پلنوالی × ضخامت) وو، او د هغې کیمیاوي جوړښت په جدول کې ښودل شوی. د ویلډ کولو دمخه، نمونې د سطحې آکسایډ فلم لرې کولو لپاره پالش شوې وې، بیا د سطحې غوړ لرې کولو لپاره د 15 دقیقو لپاره په الټراسونیک حمام کې د اسیټون سره پاکې شوې. دد لیزر ویلډینګ سیسټمپه عمده توګه د کوکا روبوټ، د ټرو ډیسک ۸۰۰۱ ډیسک لیزر، او د ۳D PFO ګالوانومیټر سکینر څخه جوړ دی. د ټرو ډیسک ۸۰۰۱ ډیسک لیزر د تنظیم وړ حلقوي حالت لیزر سرچینې په توګه کارول شوی و، د کور/ حلقوي فایبر تناسب ۱۰۰/۴۰۰ μm او د تولید اعظمي ځواک ۸ کیلو واټ (د ۱۰۳۰ nm طول موج، د بیم کیفیت پیرامیټر ۴.۰ ملي میتر راد) سره. د لیزر بیم د کور برخې او حلقوي برخې څخه جوړ شوی دی، چیرې چې په مرکزي کور برخه کې لیزر د کی هول (د لیزر انرژي ۶۰٪) تولیدوي، او په حلقوي برخه کې لیزر د تودوخې ښه ویش (د لیزر انرژي ۴۰٪) ډاډ ورکوي، لکه څنګه چې په شکل (ب) کې ښودل شوي. د کولیمیټر او تمرکز کونکي لینز فوکل اوږدوالی په ترتیب سره ۱۳۸ ملي میتر او ۴۵۰ ملي میتر دی. د ویلډینګ پروسې په جریان کې، د فینټم V1840 لوړ سرعت کیمره او د کیویلکس لوړ فریکونسۍ رڼا سرچینه په ریښتیني وخت کې د ویلډینګ پروسې څارلو لپاره کارول شوې وه، د ډزو سرعت 5000 fps او د 1 μs د افشا کیدو وخت سره. پدې څیړنه کې، د سرکلر بیم oscillation لاره، د لیزر حرکت لاره، او فوري سرعت تعریف شوي لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي.
۴ پایلې او بحث
۴.۱ د ویلډ مورفولوژي ځانګړتیاوې د ویلډ سطحې مورفولوژي د مختلفو لیزر oscillation حالتونو لاندې په انځور کې ښودل شوي. پایلې ښیې چې د دودیز مستقیم کرښې ویلډنګ د ویلډ سطحه ناهمواره ده (د ۷۸.۰۱ μm ناهمواره)، د ویلډ څپو ضعیف دوام او د ویلډ ناکافي خپریدو سره. د ویلډ ناکافي جوړښت، شدید تویول، او انډرکټ هم لیدل شوي. د oscillation طول او فریکونسۍ زیاتوالي سره، د ویلډ سطحه ګڼ او یونیفورم کب ترازو وړاندې کوي. د 0.5 ملي میتر، 1 ملي میتر، او 2 ملي میتر د oscillation طول سره د ویلډونو سطحه ناهمواره په ترتیب سره 80.71 μm، 49.63 μm، او 31.12 μm ده. د تویولو له امله هیڅ بې نظمۍ یا پروټروژن شتون نلري. پایلې ښیې چې د oscillation لوړه فریکونسۍ د ډیر منظم پړسیدلي حوض جریان، د لیزر بیم قوي محرک اغیز، او د ویلډ ډیر مثالي سطح لامل کیږي. په بنسټیز ډول، د لیزر ویلډ شکل په علتي ډول د لیزر بیم حرکت سره تړاو لري. د ویلډینګ په جریان کې، د اورښت اندازه او فریکونسۍ کې بدلونونه د ویلډینګ سرعت بدلوي، په دې توګه د لیزر د خطي انرژۍ کثافت او ټول تودوخې ان پټ اغیزه کوي. د ویلډ کراس سیکشنل مورفولوژي "ګوبلټ" شکل لري، چې دوه برخې لري: ښکته برخه "ډډ" ده، او پورتنۍ برخه "کڅوړه" ده. د ننوتلو ژوروالی او "ډډ" په ترتیب سره د H1 او H2 په توګه تعریف شوي، او د ویلډ ("کڅوړه") او "ډډ" عرض په ترتیب سره د W1 او W2 په توګه تعریف شوي. د ویلډ دواړه پلنوالی W1 او W2 د اورښت اندازه زیاتوالي سره په همغږۍ سره زیاتیږي، او د ویلډ مورفولوژي په تدریجي ډول د "ګوبلټ" شکل څخه "کریسنټ" شکل ته بدلیږي. د لیزر انرژي اعظمي کثافت د ټراژیکري اوورلیپ کې څرګندیږي. د ارقامو (b، d) او (c، e) پرتله کولو سره، دا لیدل کیدی شي چې د سکین کولو فریکونسۍ زیاتوالی به د سکین کولو لارې په اوږدو کې د ټراژیکري اوورلیپ ساحه زیاته کړي، د لیزر انرژي ویش ډیر یونیفورم کړي. په هرصورت، د اعظمي انرژۍ کثافت کمول به د ویلډ ژوروالي کې کمښت لامل شي.
۴.۲ د اوبو د حوض چلند د اوبو د حوض چلند باندې د سکین کولو لارې د اغیزې روښانه کولو لپاره، د لوړ سرعت کیمرې سیسټم کارول شوی ترڅو د اوبو د حوض او کی هول د ارتقا پروسه مشاهده کړي. شکل (الف) د مستقیم کرښې لاندې د اوبو د حوض د ارتقا پروسه ښیې. شکلونه (bf) د اوبو د حوض د ارتقا ډیاګرامونه دي چې د مختلفو اوبو د فریکونسۍ او طول البلد د زیاتوالي سره، د اوبو د حوض شاته برخه د اوبو د حوض د عرض د پراخیدو له امله ډیر ګرد کیږي. لکه څنګه چې د اوبو د حوض اوږدوالی زیاتیږي، د کی هول د تخریب له امله د سطحې بدلون د شاته تکثیر په جریان کې کمیږي. له همدې امله، اوبه شوی مایع فلز د اوبو د حوض په شا پای کې په اسانۍ او منظم ډول ټینګیږي، یونیفورم او کثافت ویلډ کب ترازو جوړوي. شکل د لیزر ویلډینګ په جریان کې د کی هول د پرانیستلو ساحې بدلون ښیې، کوم چې د اوبو د حوض د لوړ سرعت عکس اخیستنې عکسونو څخه اخیستل شوی. لکه څنګه چې په شکل (الف) کې ښودل شوي، د مستقیم کرښې ویلډینګ په جریان کې، د کی هول د پرانیستلو اندازه ښکاره بدلونونه ښیې. د کیلي هول تړلو څو مثالونه (0 mm²) لیدل شوي، چې د کیلي هول د پرانیستلو منځنۍ ساحه 0.47 mm² وه. د oscillation طول لوړوالی هم کولی شي بدلونونه کم کړي او ثبات ښه کړي. دا ځکه چې په oscillating ویلډینګ کې، د انرژۍ لویه برخه دواړو خواوو ته ویشل کیږي. له همدې امله، د کیلي هول په اړه د وتلو ساحه پراخیږي، او د oscillation طول زیاتیږي، په دې توګه د پرانیستلو ساحه زیاتوي. د oscillation زیاتوالی د لیزر بیم د حرکت کولو حد پراخوي، چې د کیلي هول د دوراني حرکت د شعاع پراخیدو لامل کیږي. د ویلډ شوي فلز د واسکوسیټي او د کیلي هول دیوال ته نږدې د هایدروډینامیک فشار له امله، د ایډي جریان حرکت د کیلي هول خلاصیدو ته نږدې د ویلډنګ په پړسیدلي حوض کې واقع کیږي. د کیلي هول د پرانیستلو ساحې پراخیدل د هغې ثبات لوړوي، د بلبلونو د جوړولو مخه نیسي، او پدې توګه د پام وړ porosity مخنیوی کوي.
۴.۳ مایکروسټرکچر دا انځور د ویلډ د کراس برخې EBSD مورفولوژي ښیي چې د مختلفو oscillation فریکونسیو او امپلیټیوډونو لاندې ده. د لیزر ویلډ د فیوژن لاین ته نږدې، د ستوني ډینډرایټ دانې د ویلډ مرکز ته وده کوي. لکه څنګه چې په شکل (الف) کې ښودل شوي، د "کاسه" او "ډډ" سیمو ترمنځ، د ستوني دانې ویش کې څرګند توپیرونه لیدل کیدی شي. ستوني دانې د "کاسه" دیوال په اوږدو کې په U-شکل کې ویشل شوي، پداسې حال کې چې د "ډډ" سیمه کې، ستوني دانې د فیوژن لاین په اوږدو کې په U-شکل کې ویشل شوي. د ویلډ د ټینګیدو په جریان کې، د فیوژن زون کې جزوي جامد شوي دانې د ټینګیدو مخ لپاره د نیوکلیشن سایټونو په توګه عمل کوي او په غوره توګه د اعظمي تودوخې تدریجي لوري په اوږدو کې د پړسیدلي حوض سرحد ته عمودي وده کوي. دا پدیده رامینځته کیږي ځکه چې د لیزر لوړ بریښنا کثافت د ویلډینګ پول دننه ډیر تودوخې لامل کیږي. لوړ حرارتي تدریجي G او د ودې منځنۍ کچه R G/R د مایکروسټرکچر بدلون لپاره د حد څخه لوی کوي، چې پایله یې د ستوني دانې رامینځته کیږي. د ویلډ په مرکز کې د تودوخې درجه G کمیږي، چې د G/R تناسب په تدریجي ډول د مایکروسټرکچر بدلون حد څخه ښکته کوي، مساوي غلو ته لیږدول کیږي. مساوي غله د "کاسې" او "ډډ" دواړو په مرکزي برخو کې موقعیت لري. څرنګه چې د ویلډ "ډډ" تنګ دی او د اساس موادو ته نږدې دی، نو دا د یخولو پرمهال د "کاسې" سیمې څخه مخکې په بشپړه توګه ټینګیږي. جامد شوی "ډډ" برخه د "کاسې" په ښکته کې د نیوکلیشن سایټ په توګه کار کوي، د ستوني غلو دانو پورته وده هڅوي. انځور د مستقیم کرښې او څرخیدونکي ویلډینګ پروسې ښیې. دا ښودل شوي چې د لیزر څرخیدونکي ویلډینګ کې د لیزر بیم موقعیت دوامداره بدلون به د منځني پړسیدلي حوض اوږدوالی زیات کړي، دمخه سخت شوي فلز بیا خړوب کړي، چې په پایله کې د غلو د ودې کچه r کې کمښت رامینځته کیږي. دا کولی شي د ټیټ مساوي غلو زون کې د G/R کمښت لامل شي.
۴.۴ د پورسیت ویش درې بعدي ایکس رې ټوموګرافي د ویلډ د جامع تفتیش ترسره کولو لپاره کارول شوې وه، چې په ویلډ کې د سوریو درې بعدي ویش ترلاسه کوي، لکه څنګه چې په انځور کې ښودل شوي. پورسیت د ویلډ د ټول حجم لخوا ویشل شوي د سوریو ټول حجم په توګه محاسبه کیږي. د مستقیم لاین لیزر اوسیلیټینګ ویلډونو او سرکلر لیزر اوسیلیټینګ ویلډونو د سور مورفولوژي او ویش پرتله کولو سره، دا وموندل شوه چې د مستقیم لاین لیزر اوسیلیټینګ ویلډونه ډیر لوی حجم لرونکي سوري لري، د 2.49٪ پورسیت سره، کوم چې د سرکلر په پرتله د پام وړ لوړ دی.د لیزر څرخیدونکي ویلډونه. د ارقامو (b، c) او (d، e) پرتله کولو سره، دا لیدل کیدی شي چې د oscillation فریکونسۍ زیاتوالی د pores د جوړښت مخنیوي کې مرسته کوي. د ارقامو (b، d) او (c، e) پرتله کولو سره، دا لیدل کیدی شي چې د oscillation طول البلد زیاتوالی هم د pores د جوړښت په مخنیوي کې د پام وړ رول لوبوي. کله چې د oscillation طول البلد نور هم 2 ملي میتر ته لوړ شي (شکل (f))، porosity نور هم 0.22٪ ته راټیټیږي، یوازې کوچني حجم او کوچني pores پریږدي. دا انځور د ویلډ مرکزي کرښې څخه په مختلفو فاصلو کې د porosity ساحه ویش ښیې، د pores ساحې اندازې پراساس porosity استازیتوب کوي. د مستقیم کرښې ویلډینګ لپاره، د pores ساحه په متناسب ډول د ویلډ مرکزي کرښې سره ویشل کیږي، او په تدریجي ډول د ویلډ مرکزي کرښې څخه د واټن زیاتوالي سره کمیږي. پایلې ښیې چې د کیهول هڅول شوي pores په عمده توګه د ویلډ مرکزي کرښې کې د پړسیدلي حوض د پای شاته متمرکز دي. د لیزر oscillating ویلډینګ لپاره، د pores ویش symmetry کمزوری کیږي. دا انځور د ویلډ سطحې څخه په مختلفو فاصلو کې د سوریو ساحه ښیي، چیرې چې سره کرښه د "کاسې" او "ډډ" سیمو ترمنځ پوله استازیتوب کوي. د غالب لویو سوریو په حالت کې (انځورونه (ac))، د سرحد څخه پورته د سوریو ساحه د 85٪ څخه ډیر حساب کوي. دا ځکه چې د اوږدې ایټودینال پولې په اوږدو کې د کانټور لیږد ډیر احتمال لري چې د ویلډ حوض کې بلبلونه بند کړي، او بند شوي بلبلونه د بویانسي تر اغیز لاندې پورته ته مهاجرت کوي. د غالب کوچني سوریو په حالت کې (انځورونه (df))، سوري د سرحد کرښې لاندې 0.5 ملي میتر دننه په ساحه کې متمرکز دي. د یخولو لنډ وخت او کوچنی پورته بې ځایه کیدل ممکن د دې پدیدې لاملونه وي.
۵ پایلې
(۱) د لیزر د څپې مختلف حالتونه د ویلډ په سطحه څرګند اغیزې لري. لوړ طول او فریکونسي کولی شي د سطحې کیفیت ښه کړي، پداسې حال کې چې ډیر لوی د څپې پیرامیټرونه ممکن ناهموارۍ زیاته کړي او د مقعر نیمګړتیاوې رامینځته کړي.
(۲) د ویلډ شکل په عمده توګه د لیزر oscillation پیرامیټرو لخوا ټاکل کیږي، کوم چې د ویلډینګ سرعت، د انرژۍ ویش، او د تودوخې ټول داخلول اغیزه کوي. د oscillation طول البلد زیاتوالي سره، د ویلډ مورفولوژي د "ګوبلټ" څخه "کریسنټ" ته بدلیږي، او د اړخ تناسب کمیږي.
(۳) د څپې وهلو د اندازې او فریکونسۍ د زیاتوالي سره، د پړسوب حوض پراخېږي او شاته برخه یې ګرده کېږي. د څپې وهلو اغیز د پړسوب حوض اوږدوالی زیاتوي، کوم چې د بلبل د تیښتې او یونیفورم ټینګښت لپاره ګټور دی. د مستقیم کرښې ویلډینګ په جریان کې، د کی هول پرانیستلو ساحه بدلون مومي؛ په نسبي ډول، دا بدلون کم کیدی شي، د ویلډینګ ثبات ښه کوي.
(۴) د څپو د اندازې او فریکونسۍ زیاتوالی د تودوخې تدریجي او ودې کچه دواړه کموي، کوم چې د لویو دانې اندازو جوړولو لپاره ګټور دی. په هرصورت، د لیزر حرکت کولو اغیزه د دانې اندازې پاکولو او د جوړښت ځواک ښه کولو لپاره ګټوره ده. د مختلف لیزر پیرامیټرو لاندې، د ویلډ سختۍ نسبتا مستحکم پاتې کیږي، د اساس موادو په پرتله یو څه ټیټه، کوم چې ممکن د مګنیزیم د تبخیر له لاسه ورکولو له امله وي.
(۵) درې بعدي ایکس رې ټوموګرافي ښیي چې د مستقیم کرښې ویلډینګ د oscillating ویلډینګ په پرتله لوړ porosity (۲.۴۹٪) او د pores حجم لوی دی. د oscillation پیرامیټرونو زیاتوالی کولی شي د پام وړ porosity کم کړي، حتی کله چې طول البلد ۲ ملي میتر وي ۰.۲۲٪ ته ورسیږي. د pores ساحې ویش د oscillation سره بدلیږي: لوی pores د پړسیدلي حوض شاته راټولیږي، او کوچني pores غوره همغږي لري. لوی pores په عمده توګه د "کاسې" او "ډډ" سیمو ترمنځ د پولې څخه پورته ویشل شوي، پداسې حال کې چې کوچني pores د پولې لاندې متمرکز دي.
د پوسټ وخت: اګست-۱۴-۲۰۲۵
