Ukadaulo wowotcherera wa laser, chifukwa cha kuchuluka kwa mphamvu zake, kutentha kochepa komanso mawonekedwe osakhudzana, chakhala chimodzi mwa zinthu zofunika kwambiri pakupanga zinthu zamakono molondola. Komabe, mavuto monga okosijeni, porosity ndi kuwotcha kwa zinthu zomwe zimachitika chifukwa cha kukhudzana kwa dziwe losungunuka ndi mlengalenga panthawi yowotcherera amaletsa kwambiri mphamvu zamakina ndi moyo wa ntchito ya msoko wowotcherera. Monga njira yoyendetsera yowongolera chilengedwe chowotcherera, kusankha mtundu, kuchuluka kwa madzi ndi njira yopumira ya mpweya woteteza kuyenera kugwirizanitsidwa ndi makhalidwe a zinthuzo (monga ntchito ya mankhwala, kutentha kwa mpweya) ndi makulidwe a mbaleyo.
Mitundu ya mpweya woteteza
Ntchito yaikulu ya mpweya woteteza imakhala pa kupatula mpweya, kuwongolera momwe dziwe losungunuka limagwirira ntchito, komanso kukonza mphamvu yolumikizirana. Kutengera ndi momwe zimakhalira ndi mankhwala, mpweya woteteza ukhoza kugawidwa m'magulu a mpweya wosagwira ntchito (argon, helium) ndi mpweya wogwira ntchito (nayitrogeni, carbon dioxide). Mpweya wosagwira ntchito uli ndi mphamvu zambiri ndipo umatha kuletsa kukhuthala kwa dziwe losungunuka, koma kusiyana kwawo kwakukulu mu mphamvu zotenthetsera kumakhudza kwambiri mphamvu yowotcherera. Mwachitsanzo, argon (Ar) ili ndi mphamvu zambiri (1.784 kg/m³) ndipo imatha kupanga chophimba chokhazikika, koma mphamvu zake zochepa zotenthetsera (0.0177 W/m·K) zimapangitsa kuti dziwe losungunuka lizizire pang'onopang'ono komanso kulowa kwa weld kosaya. Mosiyana ndi zimenezi, helium (He) ili ndi mphamvu zotenthetsera zambiri (0.1513 W/m·K) kuposa argon ndipo imatha kufulumizitsa kuzizira kwa dziwe losungunuka ndikuwonjezera kulowa kwa weld, koma mphamvu zake zochepa (0.1785 kg/m³) zimapangitsa kuti ikhale yosavuta kutuluka, zomwe zimafuna kuthamanga kwamadzi ambiri kuti zisunge mphamvu zoteteza. Mpweya wogwira ntchito monga nayitrogeni (N₂) ukhoza kuwonjezera mphamvu ya weld kudzera mu kulimbitsa yankho lolimba m'zochitika zina, koma kugwiritsa ntchito mopitirira muyeso kungayambitse ma porosity kapena kutsika kwa magawo ofooka. Mwachitsanzo, polumikiza chitsulo chosapanga dzimbiri cha duplex, kufalikira kwa nayitrogeni mu dziwe losungunuka kungasokoneze bwino gawo la ferrite/austenite, zomwe zimapangitsa kuti kukana dzimbiri kuchepe.
Chithunzi 1. Kuwotcherera kwa laser kwa chitsulo chosapanga dzimbiri cha 304L (pamwamba): Kuteteza mpweya wa Ar; (pansi): Kuteteza mpweya wa N2
Kuchokera pakuwona momwe njira yogwirira ntchito imagwirira ntchito, mphamvu yayikulu ya ionization ya helium (24.6 eV) imatha kuletsa mphamvu yoteteza plasma ndikuwonjezera kuyamwa kwa mphamvu ya laser, motero kumawonjezera kuzama kwa kulowa. Pakadali pano, mphamvu yochepa ya ionization ya argon (15.8 eV) imapanga mitambo ya plasma, zomwe zimafuna kuletsa kuyang'ana kapena kusintha kwa pulse kuti zichepetse kusokoneza. Kuphatikiza apo, momwe mankhwala amachitira pakati pa mpweya wogwira ntchito ndi dziwe losungunuka (monga nayitrogeni yomwe imagwira ntchito ndi Cr mu chitsulo) ingasinthe kapangidwe ka weld, ndipo kusankha mosamala kutengera mawonekedwe azinthu ndikofunikira.
Zitsanzo za kugwiritsa ntchito zinthu:
• Chitsulo: Mu cholumikizira cha mbale yopyapyala (<3 mm), argon imatha kuonetsetsa kuti pamwamba pake pamalizidwa, yokhala ndi makulidwe a oxide layer a 0.5 μm yokha pa msoko wa chitsulo chopanda mpweya wa 1.5 mm; pa mbale zokhuthala (>10 mm), helium (He) yochepa iyenera kuwonjezeredwa kuti iwonjezere kuzama kwa kulowa.
• Chitsulo chosapanga dzimbiri: Chitetezo cha Argon chingalepheretse kutayika kwa zinthu za Cr, ndi kuchuluka kwa Cr kwa 18.2% mu msoko wa weld wa 3 mm wandiweyani wa 304 wosapanga dzimbiri womwe ukuyandikira 18.5% ya chitsulo choyambira; pa chitsulo chosapanga dzimbiri cha duplex, chisakanizo cha Ar-N₂ (N₂ ≤ 5%) chikufunika kuti chikhale chofanana. Kafukufuku wasonyeza kuti mukagwiritsa ntchito chisakanizo cha Ar-2% N₂ pa chitsulo chosapanga dzimbiri cha 2205 cha duplex chokhuthala cha 8 mm, chiŵerengero cha ferrite/austenite chimakhala chokhazikika pa 48:52, ndi mphamvu yokoka ya 780 MPa, yomwe ndi yabwino kuposa chitetezo cha argon choyera (720 MPa).
• Aloyi ya aluminiyamu: Mbale yopyapyala (<3 mm): Kuwunikira kwakukulu kwa aloyi a aluminiyamu kumabweretsa mphamvu yochepa yoyamwa, ndipo heliamu, yokhala ndi mphamvu yayikulu ya ionization (24.6 eV), imatha kukhazikika mu plasma. Kafukufuku akuwonetsa kuti pamene aloyi ya aluminiyamu ya 6061 yokhuthala ya 2 mm imatetezedwa ndi heliamu, kuya kolowera kumafika 1.8 mm, kuwonjezeka ndi 25% poyerekeza ndi argon, ndipo kuchuluka kwa porosity kumakhala kotsika kuposa 1%. Pa mbale zokhuthala (>5 mm): Ma mbale okhuthala a aloyi ya aluminiyamu amafunika mphamvu zambiri zolowera, ndipo chisakanizo cha helium-argon (He:Ar = 3:1) chimatha kulinganiza kuzama kolowera ndi mtengo. Mwachitsanzo, polumikiza mbale za 5083 zokhuthala za 8 mm, kuzama kolowera kumafika 6.2 mm pansi pa chitetezo cha mpweya wosakanikirana, kuwonjezeka ndi 35% poyerekeza ndi mpweya woyera wa argon, ndipo mtengo wolumikizira umachepetsedwa ndi 20%.
Dziwani: Malemba oyambirira ali ndi zolakwika ndi kusagwirizana. Kumasulira komwe kwaperekedwa kumachokera ku mtundu wokonzedwa bwino komanso wogwirizana wa malembawo.
Mphamvu ya kayendedwe ka mpweya wa argon
Kuchuluka kwa mpweya wa argon kumakhudza mwachindunji mphamvu ya mpweya komanso mphamvu ya madzi ya dziwe losungunuka. Ngati kuchuluka kwa madzi sikukwanira, mpweyawo sungathe kusiyanitsa mpweya kwathunthu, ndipo m'mphepete mwa dziwe losungunuka mumakhala ndi okosijeni komanso mapangidwe a ma pores a mpweya; pamene kuchuluka kwa madzi kuli kwakukulu kwambiri, kungayambitse kugwedezeka, komwe kungatsuke pamwamba pa dziwe losungunuka ndikupangitsa kuti weld igwe kapena kufalikira. Malinga ndi Reynolds number of fluid mechanics (Re = ρvD/μ), kuwonjezeka kwa kuchuluka kwa madzi kudzawonjezera liwiro la madzi. Pamene Re > 2300, kuyenda kwa laminar kumakhala kuyenda kwa turbulent, komwe kudzawononga kukhazikika kwa dziwe losungunuka. Chifukwa chake, kudziwa kuchuluka kwa madzi kofunikira kuyenera kufufuzidwa kudzera mu zoyeserera kapena ma simulation a manambala (monga CFD).
Chithunzi 2. Zotsatira za Kuchuluka kwa Mpweya Wosiyanasiyana pa Msoko Wolukidwa
Kukonza kayendedwe ka madzi kuyenera kusinthidwa pamodzi ndi kutentha kwa zinthu ndi makulidwe a mbale:
• Pa chitsulo ndi chitsulo chosapanga dzimbiri: Pa mbale zopyapyala zachitsulo (1-2 mm), kuchuluka kwa madzi m'thupi kumakhala bwino pakati pa 10-15 L/min. Pa mbale zokhuthala (>6 mm), ziyenera kuwonjezeredwa kufika pa 18-22 L/min kuti zichepetse kukhuthala kwa mchira. Mwachitsanzo, pamene kuchuluka kwa madzi m'thupi la chitsulo chosapanga dzimbiri cha 316L chokhuthala cha 6 mm ndi 20 L/min, kufanana kwa kuuma kwa HAZ kumawonjezeka ndi 30%.
• Pa aluminiyamu: Kutentha kwambiri kumafuna kuthamanga kwa madzi kuti kuwonjezere nthawi yoteteza. Pa aluminiyamu ya 7075 yokhala ndi makulidwe a 3 mm, kuthamanga kwa madzi kumakhala kotsika kwambiri (0.3%) pamene kuthamanga kwa madzi kuli 25-30 L/min. Komabe, pa mbale zokhuthala kwambiri (>10 mm), ndikofunikira kuziphatikiza ndi kuphulika kwa composite kuti mupewe kugwedezeka.
Mphamvu ya mpweya wophulika
Mpweya wopukutira umakhudza mwachindunji kayendedwe ka madzi a dziwe losungunuka ndi mphamvu yoletsa chilema mwa kuwongolera njira ndi kufalikira kwa mpweya. Mpweya wopukutira umawongolera kayendedwe ka madzi a dziwe losungunuka mwa kusintha mphamvu ya pamwamba ndi kayendedwe ka madzi a Marangoni (kuyenda kwa madzi a Marangoni). Kupukutira m'mbali kungapangitse kuti madzi a dziwe losungunuka ayende mbali inayake, kuchepetsa ma pores ndi slag; kupukutira kophatikizana kungathandize kuti pakhale kufanana kwa kupangika kwa weld mwa kulinganiza kugawa kwa mphamvu kudzera mu kayendedwe ka mpweya ka mbali zambiri.
Njira zazikulu zopumira ndi izi:
• Kuwomba kwa Coaxial: Kuyenda kwa mpweya kumatuluka mozungulira ndi kuwala kwa laser, kophimba dziwe losungunuka bwino, koyenera kuwomba mwachangu kwambiri. Ubwino wake ndi kukhazikika kwa njira, koma kuyenda kwa mpweya kumatha kusokoneza kuyang'ana kwa laser. Mwachitsanzo, mukamagwiritsa ntchito kuwomba kwa coaxial pa pepala lachitsulo lagalimoto (1.2 mm), liwiro la kuwomba likhoza kuwonjezeka kufika pa 40 mm/s, ndipo kuchuluka kwa madzi kumakhala kochepera 0.1.
• Kupopera m'mbali: Mpweya umatuluka kuchokera m'mbali mwa dziwe losungunuka, lomwe lingagwiritsidwe ntchito kuchotsa plasma kapena zinyalala pansi, zoyenera kuwotcherera mozama. Mwachitsanzo, popopera pa chitsulo cha Q345 cha makulidwe a 12 mm pa ngodya ya 30°, kulowa kwa weld kumawonjezeka ndi 18%, ndipo chiŵerengero cha porosity pansi chimachepa kuchokera pa 4% mpaka 0.8%.
• Kupopera kwa zinthu zosiyanasiyana: Kuphatikiza kupopera kwa coaxial ndi mbali, kumatha kuletsa nthawi imodzi kusungunuka kwa okosijeni ndi kusokoneza kwa plasma. Mwachitsanzo, pa aloyi ya aluminiyamu ya 6061 yokhuthala ya 3 mm yokhala ndi kapangidwe ka nozzle kawiri, kuchuluka kwa porosity kumachepetsedwa kuchoka pa 2.5% mpaka 0.4%, ndipo mphamvu yopopera imafika 95% ya zinthu zoyambira.
Mphamvu ya mpweya woteteza pa ubwino wa kuwotcherera imachokera ku kayendetsedwe kake ka kusamutsa mphamvu, kutentha kwa dziwe losungunuka, ndi zochita za mankhwala:
1. Kusamutsa mphamvu: Kuchuluka kwa kutentha kwa helium kumathandizira kuziziritsa kwa dziwe losungunuka, kuchepetsa m'lifupi mwa malo omwe kutentha kumakhudza (HAZ); kuchepa kwa kutentha kwa argon kumawonjezera nthawi ya dziwe losungunuka, zomwe zimathandiza popanga pamwamba pa mbale zoonda.
2. Kukhazikika kwa dziwe losungunuka: Kuyenda kwa mpweya kumakhudza kuyenda kwa dziwe losungunuka kudzera mu mphamvu yodula, ndipo kuthamanga koyenera kwa madzi kumatha kuletsa kutayikira kwa madzi; kuthamanga kwambiri kwa madzi kungayambitse vortex, zomwe zimapangitsa kuti pakhale zolakwika mu weld.
3. Kuteteza mankhwala: Mpweya wosagwira ntchito umalekanitsa mpweya ndikuletsa okosijeni wa zinthu za alloy (monga Cr, Al); mpweya wogwira ntchito (monga N₂) umasintha mawonekedwe a weld kudzera mu kulimbitsa yankho lolimba kapena kupanga zinthu zophatikizika, koma kuchuluka kwake kuyenera kulamulidwa bwino.
Nthawi yotumizira: Epulo-09-2025
