กลไกและรูปแบบการปราบปรามของการโปรยลงมาของการเชื่อมด้วยเลเซอร์

คำจำกัดความของข้อบกพร่องการกระเซ็น: การกระเซ็นในการเชื่อมหมายถึงหยดโลหะหลอมเหลวที่พุ่งออกจากสระหลอมเหลวในระหว่างกระบวนการเชื่อม หยดเหล่านี้อาจตกลงบนพื้นผิวการทำงานโดยรอบ ทำให้เกิดความหยาบและไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิว และยังอาจทำให้สูญเสียคุณภาพของสระหลอมเหลว ส่งผลให้เกิดรอยบุบ จุดระเบิด และข้อบกพร่องอื่น ๆ บนพื้นผิวการเชื่อมที่ส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของการเชื่อม .

การกระเซ็นในการเชื่อมหมายถึงหยดโลหะหลอมเหลวที่พุ่งออกจากสระหลอมเหลวในระหว่างกระบวนการเชื่อม หยดเหล่านี้อาจตกลงบนพื้นผิวการทำงานโดยรอบ ทำให้เกิดความหยาบและไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิว และยังอาจทำให้สูญเสียคุณภาพของสระหลอมเหลว ส่งผลให้เกิดรอยบุบ จุดระเบิด และข้อบกพร่องอื่น ๆ บนพื้นผิวการเชื่อมที่ส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของการเชื่อม .

การจำแนกประเภทสาด:

การกระเด็นขนาดเล็ก: มีหยดแข็งตัวอยู่ที่ขอบรอยเชื่อมและบนพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งส่วนใหญ่ส่งผลต่อรูปลักษณ์และไม่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงาน โดยทั่วไป ขอบเขตในการแยกแยะคือหยดจะน้อยกว่า 20% ของความกว้างฟิวชั่นตะเข็บเชื่อม

สาดน้ำขนาดใหญ่: มีการสูญเสียคุณภาพ ปรากฏเป็นรอยบุบ จุดระเบิด รอยกรีด ฯลฯ บนพื้นผิวของตะเข็บเชื่อมซึ่งอาจนำไปสู่ความเครียดและความเครียดที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของรอยเชื่อม จุดสนใจหลักอยู่ที่ข้อบกพร่องประเภทนี้

กระบวนการเกิดสาด:

การกระเด็นจะแสดงออกมาเมื่อมีการฉีดโลหะหลอมเหลวในสระหลอมเหลวในทิศทางที่ตั้งฉากโดยประมาณกับพื้นผิวของของเหลวในการเชื่อมเนื่องจากการเร่งความเร็วสูง ดังที่เห็นได้ชัดเจนในภาพด้านล่าง โดยที่คอลัมน์ของเหลวเพิ่มขึ้นจากการเชื่อมที่หลอมละลายและสลายตัวเป็นหยด ทำให้เกิดการกระเด็น

ฉากเกิดเหตุน้ำกระเซ็น

การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบ่งออกเป็นการนำความร้อนและการเชื่อมแบบเจาะลึก

การเชื่อมด้วยการนำความร้อนแทบจะไม่เกิดการโปรยลงมาเลย การเชื่อมด้วยการนำความร้อนส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิวของวัสดุไปยังภายใน โดยแทบไม่มีการกระเด็นเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการ กระบวนการนี้ไม่เกี่ยวข้องกับการระเหยของโลหะอย่างรุนแรงหรือปฏิกิริยาทางโลหะวิทยาทางกายภาพ

การเชื่อมแบบเจาะลึกเป็นสถานการณ์หลักที่เกิดการกระเด็น: การเชื่อมแบบเจาะลึกเกี่ยวข้องกับการที่เลเซอร์เข้าถึงวัสดุโดยตรง การถ่ายเทความร้อนไปยังวัสดุผ่านรูกุญแจ และปฏิกิริยาของกระบวนการมีความเข้มข้น ทำให้เป็นสถานการณ์หลักที่เกิดการกระเด็น

ดังที่แสดงในรูปด้านบน นักวิชาการบางคนใช้การถ่ายภาพความเร็วสูงร่วมกับกระจกใสอุณหภูมิสูง เพื่อสังเกตสถานะการเคลื่อนไหวของรูกุญแจระหว่างการเชื่อมด้วยเลเซอร์ พบว่าโดยพื้นฐานแล้วเลเซอร์จะกระทบผนังด้านหน้าของรูกุญแจ โดยดันของเหลวให้ไหลลงด้านล่าง ผ่านรูกุญแจ และไปถึงหางของสระหลอมเหลว ตำแหน่งที่รับเลเซอร์ภายในรูกุญแจไม่คงที่ และเลเซอร์อยู่ในสถานะดูดซับเฟรสเนลภายในรูกุญแจ ในความเป็นจริง มันเป็นสถานะของการหักเหและการดูดกลืนหลายครั้ง เพื่อรักษาการดำรงอยู่ของของเหลวในสระที่หลอมละลาย ตำแหน่งของการหักเหของแสงเลเซอร์ในระหว่างแต่ละกระบวนการจะเปลี่ยนไปตามมุมของผนังรูกุญแจ ส่งผลให้รูกุญแจอยู่ในสถานะการเคลื่อนที่แบบบิด ตำแหน่งการฉายรังสีเลเซอร์จะละลาย ระเหย ถูกแรง และทำให้เสียรูป ดังนั้นการสั่นสะเทือนแบบบีบตัวจึงเคลื่อนไปข้างหน้า

การเปรียบเทียบที่กล่าวข้างต้นใช้กระจกใสที่มีอุณหภูมิสูง ซึ่งจริงๆ แล้วเทียบเท่ากับมุมมองภาคตัดขวางของสระหลอมเหลว ท้ายที่สุดแล้ว สถานะการไหลของสระหลอมเหลวนั้นแตกต่างจากสถานการณ์จริง ดังนั้นนักวิชาการบางคนจึงใช้เทคโนโลยีการแช่แข็งแบบรวดเร็ว ในระหว่างกระบวนการเชื่อม สระที่หลอมละลายจะถูกแช่แข็งอย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้สถานะทันทีภายในรูกุญแจ เห็นได้ชัดว่าเลเซอร์กระทบผนังด้านหน้าของรูกุญแจทำให้เกิดเป็นขั้นบันได เลเซอร์ทำหน้าที่บนร่องขั้นนี้ โดยดันสระหลอมเหลวให้ไหลลงด้านล่าง เติมเต็มช่องว่างรูกุญแจระหว่างการเคลื่อนที่ไปข้างหน้าของเลเซอร์ และได้แผนภาพทิศทางการไหลโดยประมาณของการไหลภายในรูกุญแจของสระหลอมเหลวจริง ดังที่แสดงในรูปด้านขวา แรงดันหดตัวของโลหะที่เกิดจากการระเหยด้วยเลเซอร์ของโลหะเหลวจะขับเคลื่อนสระที่หลอมเหลวให้เลี่ยงผนังด้านหน้า รูกุญแจเคลื่อนไปทางหางของสระหลอมเหลว พลุ่งพล่านขึ้นไปเหมือนน้ำพุจากด้านหลัง และกระทบกับพื้นผิวของสระหลอมเหลวส่วนหาง ในเวลาเดียวกัน เนื่องจากแรงตึงผิว (ยิ่งอุณหภูมิแรงตึงผิวต่ำ ผลกระทบก็จะยิ่งมากขึ้น) โลหะเหลวในสระหลอมเหลวส่วนท้ายจะถูกดึงโดยแรงตึงผิวเพื่อเคลื่อนไปยังขอบของสระหลอมเหลว และแข็งตัวอย่างต่อเนื่อง . โลหะเหลวที่สามารถแข็งตัวได้ในอนาคตจะไหลเวียนกลับลงไปที่หางของรูกุญแจและอื่นๆ

แผนผังของการเชื่อมแบบเจาะลึกด้วยเลเซอร์รูกุญแจ: A: ทิศทางการเชื่อม; B: ลำแสงเลเซอร์; C: รูกุญแจ; D: ไอโลหะ พลาสมา E: ก๊าซป้องกัน; F: ผนังด้านหน้ารูกุญแจ (ก่อนการบดละลาย); G: การไหลในแนวนอนของวัสดุหลอมเหลวผ่านเส้นทางรูกุญแจ H: ส่วนต่อประสานการแข็งตัวของพูลละลาย; I: เส้นทางการไหลลงของสระหลอมเหลว

สรุป:

กระบวนการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเลเซอร์กับวัสดุ: เลเซอร์จะกระทำบนพื้นผิวของวัสดุ ทำให้เกิดการระเหยอย่างรุนแรง วัสดุจะถูกให้ความร้อน ละลาย และระเหยในขั้นแรก ในระหว่างกระบวนการระเหยอย่างเข้มข้น ไอของโลหะจะเคลื่อนขึ้นด้านบนเพื่อให้แอ่งหลอมเหลวมีแรงดันหดตัวลง ส่งผลให้เกิดรูกุญแจ เลเซอร์เข้าสู่รูกุญแจและผ่านกระบวนการปล่อยและการดูดซึมหลายครั้ง ส่งผลให้มีไอโลหะจ่ายอย่างต่อเนื่องเพื่อรักษารูกุญแจ เลเซอร์ส่วนใหญ่จะทำหน้าที่บนผนังด้านหน้าของรูกุญแจ และการระเหยส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ผนังด้านหน้าของรูกุญแจ แรงดันหดตัวจะดันโลหะเหลวออกจากผนังด้านหน้าของรูกุญแจเพื่อเคลื่อนไปรอบๆ รูกุญแจไปทางหางของสระหลอมเหลว ของเหลวที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงรอบๆ รูกุญแจจะกระแทกแอ่งที่หลอมละลายขึ้นไป ก่อให้เกิดคลื่นที่ยกสูงขึ้น จากนั้น เมื่อขับเคลื่อนด้วยแรงตึงผิว มันจะเคลื่อนไปทางขอบและแข็งตัวในวงจรดังกล่าว การกระเซ็นส่วนใหญ่เกิดขึ้นที่ขอบของรูกุญแจ และโลหะเหลวบนผนังด้านหน้าจะเลี่ยงรูกุญแจด้วยความเร็วสูงและส่งผลกระทบต่อตำแหน่งของสระหลอมเหลวที่ผนังด้านหลัง