振荡激光束下的激光能量分布
图13示出了NGHW的示意图 ， 示出了激光束沿间隙的中心线振荡 。
图13多道连续焊接时焊缝的显微组织 (ab) LAHW-CW 3道; (cd) LBW-CW 2道; and (ef) LBW-CW pass (1道)德根部.
图14显示了振荡激光束的路径和速度曲线(D = 3毫米 ， v = 12.5毫米/s ， F = 300Hz) ， 当激光在振荡路径的两端时 ， 仅观察到X方向速度(v ， 12.5毫米/s) ， 当激光器位于振荡路径的中心时 ， X方向速度(v)为12.5毫米/s ， 而Y方向速度(v)为2825毫米/s ， 为v的228倍 。
图14(a)多道时焊接接头德宏观组织；Macrosectionofthemulti-passjoint;(b)沿深度的性质; (c) 模拟的焊接街头
交互时间定义了持续时间 ， 在该持续时间期间 ， 当光束以正弦路径移动时 ， 特定点暴露于激光束 ， 如图15所示 。 考虑到沿着焊接中心线的点 ， 可以通过公式2获得直径d以线速度vxy行进的圆形光束的相互作用时间τ i ， 而取决于距焊接中心线的距离 ， 可以通过公式5获得多次暴露于激光的特定点Ni 。
图15(ab) 焊接的根部的尺寸和NMI的频率; (cd) 2nd pass LBW; and (ef) LAHW3道.
有和没有振荡激光束的激光能量分布图如图16所示 。 我们观察到激光能量沿中心线分布 ， 而没有振荡激光束 。 当激光束振荡(D = 3毫米)时 ， 激光能量分布在3.4毫米的宽度内 ， 其中焊接线用作对称轴 ， 这取决于激光束振荡 。 如图17所示 ， 峰值能量输入呈几何减小;然而 ， 相互作用宽度显着增加 。 因此 ， 增加振荡激光束有利于提高焊接质量 ， 这主要是由于能量输入分布的变化 。 激光能量分布的宽度增加 ， 导致焊缝较宽较浅 ， 而不是穿透手指 。 这有利于在凝固过程中逸出气体 ， 从而减少了焊缝孔隙率 。 然而 ， 两侧的高能量密度有利于确保凹槽侧壁的充分熔化 ， 这抑制了由于凹槽侧壁的快速散热而形成的不完全熔合缺陷 。
图16 NMIs 在2道 LBW-CW时的NMIs
图18显示了Vf = 10 m/min时NG-GMAW中的动态圆弧形状和圆弧附着点(AAP) 。 电弧最初是在金属丝尖端和熔池之间点燃的 ， 并且然后爬上右侧侧壁 。 在线尖端和右侧侧壁之间的电弧在t = t0 0.5 ms处燃烧 。 当线被连续地进给时 ， 从线尖端到间隙底部的距离减小了从线尖端到右侧侧壁的类似距离 。 在此阶段 ， 产生了新的AAP (t = t0 0.5 ms) ， 并且电弧同时在线头 ， 右侧侧壁和间隙的底部之间燃烧 。 在t = t0 11 ms时 ， 电弧同时在线头 ， 侧壁和间隙的底部之间燃烧 ， 导致形成三个AAPs 。
图17夹杂物的EDS: (ab) 3道LAHW-CW; (cd) LBW-CW的根部.
基于最小电弧电压原理(参考29) ， 燃烧电弧会自动识别出合适的电流路径 ， 以确保在焊接参数和其他条件保持恒定的情况下 ， 电弧柱内电场强度的最小值 。 由于电弧的电场强度表现出导电路径的百分比 ， 因此焊接电弧通常遵循最短的导电路径 。 因此 ， 从线头到侧壁的水平距离比线头到窄槽底部的熔池的垂直距离短 ， 并且AAP爬上了最近的侧壁 ， 从而减小了导电路径并保持了最小电弧电压 。 从金属丝尖端到侧壁的水平距离与从金属丝尖端到熔池的垂直距离相似 ， 并且在最近的侧壁上生成了新的AAP 。 在进一步进给导线之后 ， 从导线尖端到侧壁的水平距离变得比从导线尖端到间隙底部的垂直距离更长 。 结果 ， 最近侧壁上的aap消失了 ， 从而减少了导电路径并保持了最小电弧电压 。
图18 CVN 的测试结果
NGHW
图19示出了用于振荡激光束(D = 4毫米)的NGHW中的AAP 。 对于相同的GMAW参数(图10) ， 电弧最初在金属丝尖端和熔池之间点燃(t0 0.2 ms) 。 随后 ， 电弧在焊丝尖端和两个侧壁之间同时燃烧 ， 直到液滴在NGHW期间接触熔池(D = 3毫米) 。 从金属丝尖端到熔池的距离类似于从金属丝尖端到两个侧壁的距离 。
图19WM 性能的CTOD值
激光诱导的金属蒸气羽流的电离状态图17-激光能量分布与D的函数关系 。 192-s |焊接轴颈在使用波长为1 m的激光辐射的焊接过程中非常弱(参考文献30-32) 。 根据Saha方程(参考文献444)对激光诱导的金属蒸气羽流进行铁和氩的电离度计算 ， 结果表明它是弱离子化的 ， 并且在锁孔上方的激光诱导的金属蒸气羽流主要由铁原子组成 。 当铁原子的电离电压为7.9 V (约为用作保护气体的氩原子的电离电压的一半(15.8 V))时 ， 铁原子比氩更容易电离 。 结果 ， 激光诱导的金属蒸气羽流成为电弧柱的主要电子来源 。 因此 ， 它通过在间隙的底部提供稳定的阴极光斑 ， 在NGHW期间感应并稳定了电弧 。 因此 ， 这项研究的作者推断 ， 钥匙孔上方的激光诱导的金属蒸气羽流是GMAW电弧的集中电子源 。
推荐阅读
- 河马拉出的便便有多恐怖？每年有成千上万鱼群，因此受到牵连！
- 什么是人造太阳？ITER人造太阳，用“终极能源”点亮人类能源梦想
- 多国提出选派航天员，参与中国空间站飞行任务，我们真的会免费？
- 科学家确认塔比星并不是“戴森球”，而且戴森球根本不会存在！
- 等离子体处理可以在低温条件下产生高活性的基团？
- Nature Communications：史无前例的实验证据挑战了关于等离子体如何发射或吸收辐射的传统理论
- 微激光芯片为量子通信增添了新的维度
- 艰苦岁月继续！丽齿兽走向灭绝边缘！双齿兽成为生存赢家，继续进化！