Kesan Gas Perisai pada Kimpalan Laser Gentian Keluli Tahan Karat

Dengan peningkatan permintaan untuk kecekapan pengeluaran, pembuatan moden sangat menghargai-kecekapan tinggi, tangkas dan teknologi pemprosesan mesra alam. Kimpalan laser telah digunakan secara meluas dalam aeroangkasa, automotif, pembinaan kapal dan industri lain kerana kualitinya yang tinggi, ketepatan, ubah bentuk minimum dan kecekapan yang luar biasa. Di antara banyak faktor yang mempengaruhi kualiti kimpalan, gas pelindung memainkan peranan penting.

Kemunculan laser gentian berkuasa tinggi- telah mempercepatkan popularisasi kimpalan laser, terutamanya dalam industri automotif. Laser gentian beroperasi pada panjang gelombang 1070 nm, jauh lebih pendek daripada panjang gelombang 10.6 μm laser CO2. Oleh kerana bahan mempamerkan kadar penyerapan yang berbeza pada panjang gelombang yang berbeza, ciri-ciri kimpalan laser gentian berbeza secara semula jadi daripada laser CO2. Walau bagaimanapun, penyelidikan menyeluruh mengenai gas pelindung untuk kimpalan laser gentian masih terhad. Untuk menangani jurang ini, kajian ini menjalankan satu siri ujian parameter pada keluli tahan karat untuk mendalami pemahaman kimpalan laser gentian.

Eksperimen telah dilakukan pada plat keluli tahan karat SUS304 setebal 3mm menggunakan laser gentian IPG YLR-6000 (kuasa keluaran maksimum: 6 kW; perbezaan rasuk: 8 mrad). Sistem laser telah disepadukan dengan robot KUKA KR60HA 6-DOF. Muncung gas pelindung mempunyai diameter dalam 4 mm dan diletakkan 4 mm di atas bahan kerja.

Untuk mengasingkan pembolehubah, parameter kimpalan berikut dikekalkan tetap:

• Kuasa laser:1 kW
• Kelajuan kimpalan:1.5 m/min
• Panjang fokus:250 mm
• Jumlah nyahfokus:0 mm
• Kaedah kimpalan:Manik-satu sisi-pada-kimpalan plat

Empat set eksperimen telah dijalankan untuk menilai kesan:

1. Jenis Gas:Membandingkan kesan Ar tulen, He, dan N₂.
2. Nisbah Pencampuran Gas:Menyiasat bagaimana perbezaan Ar-Nisbah campuran dia memberi kesan kepada morfologi dan penembusan permukaan kimpalan.
3. Sudut tiupan:Menilai pengaruh -sudut tiupan sisi pada penembusan kimpalan.
4. Kedudukan Penjajaran Gas:Menganalisis bagaimana pengimbangan antara titik penghantaran gas dan titik laser mempengaruhi pembentukan kimpalan.

Kesan Jenis Gas:Apabila menggunakan gas pelindung tunggal, kedalaman penembusan kimpalan mengikut urutan He > N₂ > Ar, yang dikaitkan dengan perbezaan tenaga pengionan gas dan ambang penyelenggaraan plasma.

Nisbah Campuran & Kadar Aliran:Kepekatan He yang lebih tinggi dalam campuran Ar-He, serta jumlah kadar aliran gas yang lebih tinggi, membawa kepada peningkatan yang sepadan dalam kedalaman penembusan.

Kesan Sudut Tiupan:Penembusan kimpalan berkurangan apabila sudut tiupan sisi-meningkat. Pengurangan ini didorong oleh perubahan dalam keadaan aliran gas (peralihan antara aliran laminar dan turbulen) merentasi permukaan bahan kerja.

Kesan Kedudukan Penjajaran:Trend penembusan kimpalan berbeza dengan jarak relatif antara titik penghantaran gas dan titik laser. Kedalaman penembusan maksimum dicapai apabila titik penghantaran gas diimbangi kira-kira ±1.5 mm dari titik laser, manakala kedalaman minimum berlaku apabila gas diselaraskan terus dengan pusat titik laser.