01 Вступ до паперу
У цьому дослідженні розглядається вирішальний вплив кута зварювання, ключового параметра процесу, на якість зварювання під час лазерного-гібридного зварювання MAG високоміцної корабельної листової сталі AH36 товщиною 14 мм-. Традиційні методи зварювання стикаються з такими проблемами, як надмірно великі зони термічного-впливу, зварювальні деформації та труднощі в контролі мікроструктури при роботі з товстими листовими матеріалами. Лазерна-гібридна технологія зварювання MAG завдяки синергічній дії лазера та дуги може ефективно покращити якість зварювання, особливо після популяризації високо-потужних лазерів, демонструючи великий потенціал для ефективного зварювання товстих листів. Незважаючи на те, що режим-керованого лазером має переваги перед режимом-керованого дугою, наприклад глибше проплавлення та стабільність дуги, під час зварювання товстих листів неправильні параметри процесу (наприклад, кут зварювання) все одно можуть призвести до таких дефектів, як бризки, колапс і зворотний горб. Незначні зміни кута зварювання можуть суттєво вплинути на динамічну поведінку ванни розплаву, стабільність замкової щілини та якість кінцевого зварного шва.
Таким чином, це дослідження зосереджено на варіації кутів зварювання з використанням високо-швидкісної фотографії та методу «сендвіча» для спостереження за динамічною поведінкою розплавленої ванни та замкової щілини в режимі реального часу в поєднанні з аналізом електричних сигналів з метою систематичного виявлення впливу різних кутів зварювання на формування зварного шва, потік розплавленої ванни, поведінку замкової щілини та механізми утворення дефектів (обвал, горб, бризки), що забезпечує теоретичне керівництво для оптимізації високо{1}}потужних лазерних-процесів гібридного зварювання MAG.
На малюнку 02 показано, що фіксовані параметри процесу зварювання: потужність лазера 10,5 кВт, швидкість зварювання 1,8 м/хв, швидкість подачі дроту 12 м/хв із попередньо -налаштованим стиковим зазором 0,5 мм. Під час зварювання використовуваний захисний газ складається з 80% Ar і 20% CO2, з витратою 15 л/хв. На малюнку 1 показана схема процесу зварювання. Експеримент головним чином змінює кут між лазером і напрямком зварювання, проектуючи чотири кути розташування, визначаючи кут між лазером і напрямком зварювання як , а кут між дугою та лазером як , з кутами джерела зварювального тепла, встановленими, як показано на малюнку 2.
На малюнку 3 показано макроскопічну морфологію та відповідну морфологію поперечного-перерізу зварних швів лазерного -MAG композиту під різними кутами зварювання. Коли кут зварювання становить 75 градусів, якість утворення зварного шва є поганою, при цьому передня частина зварювального шва періодично відображає широкий-вузький-широкий малюнок зубців, тоді як задня частина має невеликі безперервні горби. Коли кут зварювання збільшується до 82,5 градусів, якість формування зварного шва є оптимальною, з повною передньою частиною та безперервною задньою частиною без горбів, що має типову келихоподібну форму. Подальше збільшення кута зварювання до 88,75 градусів призводить до часткового розривного колапсу на передній частині зварного шва з кількома невеликими горбиками на задній частині. Коли кут зварювання досягає 97,5 градусів, передня частина зварного шва показує періодичні увігнуті-повні явища з нерівномірним заповненням, тоді як на задній частині утворюються більші горби.
На основі вдосконаленого методу «сендвіча» високошвидкісна-камера була використана для спостереження за динамічною поведінкою замкової щілини для гібридного зварювання лазера-MAG у реальному часі збоку. Під кутом зварювання 75 градусів замкова щілина демонструвала періодичний динамічний процес, який характеризувався повторним відкриттям і закриттям під час руху. Зростання, від’єднання та перетворення крапель взаємодіяли з поведінкою замкової щілини.
