01 Papirintroduktion
Denne undersøgelse dykker ned i den afgørende indflydelse af svejsevinklen, en nøgleprocesparameter, på svejsekvaliteten under laser-MAG hybridsvejsning af 14 mm tykt AH36 høj-skibspladestål. Traditionelle svejseteknikker står over for udfordringer såsom overdrevent store- varmepåvirkede zoner, svejsedeformation og vanskeligheder med at kontrollere mikrostrukturen, når de håndterer tykke pladematerialer. Laser-MAG hybridsvejseteknologien kan gennem den synergistiske virkning af laser og lysbue effektivt forbedre svejsekvaliteten, især efter populariseringen af høj-effektlasere, som viser et stort potentiale inden for effektiv tykpladesvejsning. Selvom den laserstyrede-tilstand har fordele i forhold til den-buestyrede tilstand, såsom dybere penetration og buestabilitet, kan ukorrekte procesparametre (f.eks. svejsevinkel) ved tykpladesvejsning stadig føre til defekter såsom sprøjt, kollaps og rygpukkel. Mindre ændringer i svejsevinklen kan i væsentlig grad påvirke den smeltede pools dynamiske opførsel, nøglehulsstabilitet og den endelige svejsedannelseskvalitet.
Derfor fokuserer denne undersøgelse på variationen af svejsevinkler ved at bruge høj-hastighedsfotografering og "sandwich"-metoden til at observere den dynamiske adfærd af det smeltede bassin og nøglehullet i realtid, kombineret med elektrisk signalanalyse, med det formål systematisk at afsløre virkningerne af forskellige svejsevinkler på svejsedannelse, smeltet pool flow, nøglehulsadfærd og defekte mekanismer, vejledning til optimering af høj-laser-MAG hybrid svejseprocesser.
Figur 02 illustrerer, at de faste parametre for svejseprocessen er: lasereffekt på 10,5 kW, svejsehastighed på 1,8 m/min, trådfremføringshastighed på 12 m/min, med en forudindstillet stødafstand på 0,5 mm. Ved svejsning består den anvendte beskyttelsesgas af 80% Ar og 20% CO2, med en flowhastighed på 15L/min. Figur 1 viser et skematisk billede af svejseprocessen. Forsøget varierer primært vinklen mellem laseren og svejseretningen ved at designe fire vinkelarrangementer, der definerer vinklen mellem laseren og svejseretningen som , og vinklen mellem buen og laseren som , med svejsevarmekildevinklerne indstillet som vist i figur 2.
Figur 3 viser den makroskopiske morfologi og den tilsvarende tværsnitsmorfologi af laser-MAG-kompositsvejsninger ved forskellige svejsevinkler. Når svejsevinklen er 75 grader, er svejsedannelseskvaliteten dårlig, idet den forreste del af svejsningen viser et periodisk bredt-smalt-bredt tandmønster, mens bagsiden har små og kontinuerlige pukler. Når svejsevinklen stiger til 82,5 grader, er svejsedannelseskvaliteten optimal, med en fuld forside og en kontinuerlig bagside uden pukler, hvilket giver en typisk bægerform. Yderligere forøgelse af svejsevinklen til 88,75 grader resulterer i delvist diskontinuerligt sammenbrud på forsiden af svejsningen, med et par små pukler på bagsiden. Når svejsevinklen når 97,5 grader, viser forsiden af svejsningen periodiske konkave-fulde fænomener med ujævn fyldning, mens der dannes større pukler på bagsiden.
Baseret på den forbedrede 'sandwich'-metode blev et-højhastighedskamera brugt til at observere den dynamiske adfærd af laser-MAG hybrid svejsning nøglehullet i realtid fra siden. Ved en svejsevinkel på 75 grader udviste nøglehullet en periodisk dynamisk proces, karakteriseret ved genåbning og lukning i gang. Væksten, løsrivelsen og reformeringen af dråber interagerede med nøglehullets opførsel.
