01논문소개
높은 반사율과 높은 열 전도성으로 인해 알루미늄 합금은 과도한 에너지 밀도와 불안정한 키홀로 인해 기존 레이저 용접에서 스패터를 생성하는 경향이 있으며 이는 용접 품질과 부품 성능에 영향을 미칩니다. 이 연구에서는 실험(다양한 총 레이저 출력, 코어/링 출력 비율 및 용접 속도 설정, 고속 카메라로 증기 기둥 및 스패터 역학 관찰, 초-심도-필드 현미경으로 용접 형태 분석) 및 3차원 과도 다중물리 결합 수치 시뮬레이션을 통해 메커니즘을 조사합니다. 이는 환형 레이저가 용융 풀의 앞쪽 가장자리를 예열하여 레이저 흡수의 변동을 줄이고 증기 기둥 방출을 안정화하여 스패터를 억제한다는 것을 보여줍니다. 또한 예열 온도를 총 출력, 링 파워 비율, 용접 속도와 연결하는 정량적 모델이 확립되어 예열 온도가 모재의 녹는점과 끓는점 사이의 범위 내에 있어야 함을 시사합니다. 이 연구에서는 스패터가 없는 공정 매개변수를 선택하기 위한 기준을 도출하고 실험을 통해 이 매개변수 범위 내에서 스패터가 크게 감소함을 확인하여 반사율이 높은 합금의 고품질 레이저 용접에 대한 이론적 지침과 산업 응용 전략을 제공합니다.{10}}
02요약
본 논문은 실험과 3차원 과도 다중물리 결합 수치 시뮬레이션을 결합한 방법을 기반으로 합니다.{0}} 실험에서는 6061 알루미늄 합금 판을 대상으로 6개의 코어/링 출력 비율(10:0 ~ 0:10), 3개의 용접 속도(40mm/s, 60mm/s, 80mm/s) 및 고정된 총 레이저 출력(6000W)을 설정했습니다. 고속-카메라를 사용하여 증기 기둥과 스패터를 관찰하고 초-심도-시야 현미경을 사용하여 용접 형태를 분석했으며 고정 중심 출력을 사용한 비교 실험을 설계했습니다. 수치 시뮬레이션에서는 CFD 모델을 사용하여 용융 풀 열 흐름, 레이저 흡수 및 기타 물리적 프로세스를 시뮬레이션했습니다. 실험 결과, 링 레이저 출력의 비율이 높을수록 용접 표면이 더 균일해지고(피크{18}}대-밸리 차이가 1.40mm에서 0.41mm로 감소) 스패터 빈도가 65% 감소하는 것으로 나타났습니다. 또한 링 레이저는 용융 풀의 전면을 예열하고 레이저 흡수 변동 범위를 좁히고 증기 기둥을 안정화시켜 스패터를 억제하는 것으로 나타났습니다. 마지막으로, 예열 온도와 공정 매개변수의 정량적 모델이 확립되었으며, 이는 예열 온도가 모재 녹는점과 끓는점 사이에 있어야 함을 시사합니다. 스패터-가 없는 공정 매개변수가 도출 및 검증되어 알루미늄 합금의 스패터가 없는- 레이저 용접에 대한 이론적 지침을 제공합니다.
03 이미지 및 텍스트 분석
그림 1에는 두 가지 핵심 정보가 포함되어 있습니다. 첫째, 그림 1(a)는 CFX-8000 프로그래밍 가능 파이버 레이저 장치, 로봇, 레이저 처리 헤드 및 고속 카메라와 같은 구성 요소의 위치 및 연결을 포함하여 조정 가능한 링-모드 레이저 용접의 핵심 하드웨어 구성을 나타내며, 실험 설정의 작동 논리를 명확하게 하고 후속 실험 매개변수 설정 및 스패터 및 증기 기둥 관찰을 위한 하드웨어 기반을 제공하여 실험 작업 및 데이터의 표준화를 보장합니다. 수집; 둘째, 그림 1(b)는 위상 변화, 레이저 흡수 및 증기 역학과 같은 레이저 용접의 주요 물리적 프로세스를 시각화하고, 레이저와 재료 간의 상호 작용을 위한 물리적 프레임워크를 구성하고, 3-차원 과도 다중 물리장 결합 수치 시뮬레이션을 위한 이론적 기초를 제공하고, 스패터 형성의 기본 메커니즘을 이해하는 데 도움을 줍니다.
04결론
이 연구는 알루미늄 합금의 조정 가능한 환형 레이저 용접에서 발생하는 스패터 문제에 중점을 둡니다. 실험(다양한 코어/링 출력 비율 설정, 용접 속도, 고속 카메라 및 확장된 깊이-필드 현미경을 사용한 관찰) 및 3차원 과도 다중물리 결합 수치 시뮬레이션을 통해 환형 레이저가 용융 풀의 앞쪽 가장자리를 예열하고 레이저 흡수의 변동을 줄이고 증기 기둥을 안정화하여 스패터를 억제하는- 메커니즘이 밝혀졌습니다.- 공개되었습니다. 예열 온도와 공정 매개변수를 연관시키는 정량적 모델이 확립되었으며, 예열 온도는 모재의 녹는점과 끓는점 사이에 있어야 한다고 제안했습니다. 스패터 공정 매개변수 기준이 도출되지 않았고 실험적으로 검증되어 알루미늄 합금의 스패터 없는 용접을 위한 매개변수 선택 범위가 명확해졌습니다. 이는 자동차 제조와 같이 경량 알루미늄 부품에 의존하는 산업이 기존 레이저 용접에서 흔히 발생하는 높은 스패터 및 낮은 용접 품질 문제를 해결하도록 안내하여 알루미늄 합금 레이저 용접의 고품질 및 안정성이 높은 산업 응용 분야의 개발을 촉진할 수 있습니다.
