ʻenehana kuʻi laser, ma muli o kona nui o ka ikehu, ka hoʻokomo wela haʻahaʻa a me nā ʻano pili ʻole, ua lilo ia i hoʻokahi o nā kaʻina hana koʻikoʻi i ka hana pololei o kēia wā. Eia nō naʻe, ʻo nā pilikia e like me ka oxidation, porosity a me ka puhi ʻana o nā mea i hana ʻia e ka hoʻopili ʻana o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia me ka lewa i ka wā o ka wili ʻana e kaupalena nui i nā waiwai mechanical a me ke ola lawelawe o ka humuhumu wili. Ma ke ʻano he mea nui no ka kaohi ʻana i ke kaiapuni wili, pono e hoʻopili ʻia ke koho ʻana o ke ʻano, ka nui o ke kahe a me ke ʻano puhi o ke kinoea pale me nā ʻano mea (e like me ka hana kemika, ka conductivity thermal) a me ka mānoanoa o ka pā.
Nā ʻano kinoea pale
ʻO ka hana nui o nā kinoea pale e pili ana i ka hoʻokaʻawale ʻana i ka oxygen, ka hoʻoponopono ʻana i ke ʻano o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia, a me ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka pono o ka hoʻopili ʻana i ka ikehu. Ma muli o ko lākou mau waiwai kemika, hiki ke hoʻokaʻawale ʻia nā kinoea pale i nā kinoea inert (argon, helium) a me nā kinoea hana (nitrogen, carbon dioxide). Loaʻa i nā kinoea inert ke kūpaʻa kemika kiʻekiʻe a hiki ke pale pono i ka oxidation o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia, akā ʻo ko lākou ʻokoʻa koʻikoʻi i nā waiwai kino thermal e hoʻopilikia nui i ka hopena kuʻi. No ka laʻana, he kiʻekiʻe ka density o ka argon (Ar) (1.784 kg/m³) a hiki ke hana i kahi uhi paʻa, akā ʻo kona conductivity thermal haʻahaʻa (0.0177 W/m·K) e alakaʻi ai i ka hoʻoluʻolu lohi o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia a me ka komo ʻana o ka weld pāpaʻu. I ka hoʻohālikelike ʻana, ʻewalu manawa ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka conductivity thermal o ka helium (He) (0.1513 W/m·K) ma mua o ka argon a hiki ke hoʻolalelale i ka hoʻoluʻu ʻana o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia a hoʻonui i ka komo ʻana o ka weld, akā ʻo kona density haʻahaʻa (0.1785 kg/m³) e hoʻolilo iā ia i mea maʻalahi e pakele, e koi ana i kahi kahe kiʻekiʻe e mālama i ka hopena pale. Hiki i nā kinoea hana e like me ka naikokene (N₂) ke hoʻonui i ka ikaika o ka wili ʻana ma o ka hoʻoikaika ʻana i ka hopena paʻa i kekahi mau hiʻohiʻona, akā ʻo ka hoʻohana nui ʻana hiki ke hana i ka porosity a i ʻole ka ua ʻana o nā ʻāpana brittle. No ka laʻana, i ka wā e wili ai i ke kila kila duplex, ʻo ka hoʻolaha ʻana o ka naikokene i loko o ka waihona hoʻoheheʻe ʻia e hoʻopilikia i ke kaulike ʻāpana ferrite/austenite, e hopena ana i ka emi ʻana o ke kūpaʻa ʻana i ka corrosion.
Kiʻi 1. Kuʻihao laser o ke kila kila 304L (luna): Pale kinoea Ar; (lalo): Pale kinoea N2
Mai ka manaʻo o ke ʻano hana, hiki i ka ikehu ionization kiʻekiʻe o ka helium (24.6 eV) ke kāohi i ka hopena pale plasma a hoʻonui i ka omo ikehu laser, a laila e hoʻonui ai i ka hohonu o ke komo ʻana. I kēia manawa, ʻo ka ikehu ionization haʻahaʻa o ka argon (15.8 eV) he mea maʻalahi ia e hoʻoulu i nā ao plasma, kahi e pono ai ka defocusing a i ʻole ka modulation pulse e hōʻemi i ka hoʻopilikia. Eia kekahi, ʻo ka hopena kemika ma waena o nā kinoea hana a me ka loko i hoʻoheheʻe ʻia (e like me ka nitrogen e hana ana me Cr i ke kila) hiki ke hoʻololi i ka haku mele weld, a pono ke koho akahele e pili ana i nā waiwai mea.
Nā laʻana hoʻopili mea:
• Kila: I ka hoʻopili ʻana i ka papa lahilahi (<3 mm), hiki i ka argon ke hōʻoia i ka hoʻopau ʻana o ka ʻili, me ka mānoanoa o ka papa oxide he 0.5 μm wale nō no kahi humuhumu kila haʻahaʻa kalapona 1.5 mm; no nā papa mānoanoa (>10 mm), pono e hoʻohui ʻia kahi liʻiliʻi o ka helium (He) e hoʻonui i ka hohonu o ke komo ʻana.
• Kila kila: Hiki i ka pale ʻana o Argon ke pale i ka nalowale ʻana o ka element Cr, me ka nui o Cr o 18.2% i loko o kahi humuhumu weld kila kila 304 mānoanoa 3 mm e kokoke ana i ka 18.5% o ka metala kumu; no ke kila kila duplex, pono kahi hui Ar-N₂ (N₂ ≤ 5%) e kaulike i ka lakio. Ua hōʻike ʻia nā haʻawina i ka wā e hoʻohana ai i kahi hui Ar-2% N₂ no ke kila kila duplex 2205 mānoanoa 8 mm, paʻa ka lakio ferrite/austenite ma 48:52, me ka ikaika tensile o 780 MPa, ʻoi aku ka maikaʻi ma mua o ka pale argon maʻemaʻe (720 MPa).
• ʻO ke kinikini alumini: Papa lahilahi (<3 mm): ʻO ke kiʻekiʻe o ka reflectivity o nā ʻāpana alumini e alakaʻi i ka haʻahaʻa o ka ikehu omo, a ʻo ka helium, me kona ikehu ionization kiʻekiʻe (24.6 eV), hiki ke hoʻopaʻa i ka plasma. Hōʻike ka noiʻi i ka wā e pale ʻia ai ka ʻāpana alumini 6061 2 mm ka mānoanoa e ka helium, hiki i ka hohonu o ke komo ʻana i 1.8 mm, e piʻi ana ma 25% i hoʻohālikelike ʻia me ka argon, a ʻoi aku ka haʻahaʻa o ka porosity ma mua o 1%. No nā papa mānoanoa (>5 mm): Pono nā papa mānoanoa o ke kinikini alumini i ka hoʻokomo ikehu kiʻekiʻe, a hiki i ka hui ʻana o ka helium-argon (He:Ar = 3:1) ke kaulike i ka hohonu o ke komo ʻana a me ke kumukūʻai. No ka laʻana, i ka wā e hoʻoheheʻe ai i nā papa 5083 8 mm ka mānoanoa, hiki i ka hohonu o ke komo ʻana i 6.2 mm ma lalo o ka pale kinoea i hui ʻia, e piʻi ana ma 35% i hoʻohālikelike ʻia me ke kinoea argon maʻemaʻe, a ua hoʻemi ʻia ke kumukūʻai o ke kuʻi ʻana ma 20%.
Nānā: Aia kekahi mau hewa a me nā kūlike ʻole i loko o ke kikokikona kumu. Hoʻokumu ʻia ka unuhi i hāʻawi ʻia ma ka mana i hoʻoponopono ʻia a kūlike hoʻi o ke kikokikona.
Ka hopena o ke kahe ʻana o ke kinoea argon
Hoʻopilikia pololei ka nui o ke kahe ʻana o ke kinoea argon i ka hiki ke uhi ʻia ke kinoea a me ka dinamika wai o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia. Ke lawa ʻole ka nui o ke kahe ʻana, ʻaʻole hiki i ka papa kinoea ke hoʻokaʻawale loa i ka ea, a ua maʻalahi ka lihi o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia i ka oxidation a me ka hoʻokumu ʻia ʻana o nā pores kinoea; ke kiʻekiʻe loa ka nui o ke kahe ʻana, hiki ke hana i ka turbulence, hiki ke holoi i ka ʻili o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia a alakaʻi i ka hoʻohaʻahaʻa weld a i ʻole ka spatter. Wahi a ka helu Reynolds o nā mechanics fluid (Re = ρvD/μ), ʻo ka hoʻonui ʻana i ka nui o ke kahe e hoʻonui i ka wikiwiki o ke kahe kinoea. Ke Re > 2300, lilo ke kahe laminar i kahe turbulent, ka mea e hoʻopau ai i ke kūpaʻa o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia. No laila, pono e kālailai ʻia ka hoʻoholo ʻana o ka nui o ke kahe koʻikoʻi ma o nā hoʻokolohua a i ʻole nā simulations helu (e like me CFD).
Kiʻi 2. Nā hopena o nā ʻano kahe kinoea like ʻole ma ka wili Weld
Pono e hoʻoponopono ʻia ka hoʻonui ʻana o ke kahe ʻana me ka conductivity thermal o nā mea a me ka mānoanoa o ka pā:
• No ke kila a me ke kila kila ʻole: No nā papa kila lahilahi (1-2 mm), ʻoi aku ka maikaʻi o ke kahe ʻana he 10-15 L/min. No nā papa mānoanoa (>6 mm), pono e hoʻonui ʻia i 18-22 L/min e kāohi i ka oxidation huelo. No ka laʻana, i ka wā e 20 L/min ke kahe ʻana o ke kila kila ʻole 316L he 6 mm ka mānoanoa, hoʻomaikaʻi ʻia ke ʻano like o ka paʻakikī HAZ e 30%.
• No ka hui alumini: Pono ka conductivity thermal kiʻekiʻe i kahi kahe kiʻekiʻe e hoʻolōʻihi i ka manawa pale. No ka hui alumini 7075 3 mm ka mānoanoa, ʻo ka helu porosity ka haʻahaʻa loa (0.3%) ke kahe ka helu he 25-30 L/min. Eia nō naʻe, no nā papa mānoanoa loa (>10 mm), pono e hui pū me ka puhi composite e pale aku i ka turbulence.
Ka hopena o ke ʻano puhi kinoea
Hoʻopilikia pololei ke ʻano puhi kinoea i ke ʻano kahe o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia a me ka hopena kāohi kīnā ma o ka kaohi ʻana i ke kuhikuhi a me ka hoʻolaha ʻana o ke kahe kinoea. Hoʻoponopono ke ʻano puhi kinoea i ke kahe o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia ma ka hoʻololi ʻana i ka gradient tension ʻili a me ke kahe ʻana o Marangoni (kahe ʻana o Marangoni). Hiki i ka puhi ʻaoʻao ke hoʻoulu i ka loko i hoʻoheheʻe ʻia e kahe i kahi kuhikuhi kikoʻī, e hōʻemi ana i nā pores a me ka hoʻokomo ʻana o ka slag; hiki i ka puhi composite ke hoʻomaikaʻi i ke ʻano like o ka hoʻokumu ʻana o ka weld ma ke kaulike ʻana i ka hoʻolaha ikehu ma o ke kahe kinoea multi-directional.
ʻO nā ʻano hana nui o ka puhi ʻana:
• Puhi coaxial: Hoʻopuka ʻia ke kahe kinoea ma ke ʻano coaxial me ke kukuna laser, e uhi ana i ka loko i hoʻoheheʻe ʻia, kūpono no ka wili wikiwiki. ʻO kona pono ka paʻa o ke kaʻina hana kiʻekiʻe, akā hiki i ke kahe kinoea ke hoʻopilikia i ka nānā ʻana o ka laser. No ka laʻana, i ka wā e hoʻohana ai i ka puhi coaxial ma ka pepa kila galvanized kaʻa (1.2 mm), hiki ke hoʻonui ʻia ka wikiwiki o ka wili ʻana i 40 mm/s, a ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka spatter rate ma mua o 0.1.
• Puhi ʻaoʻao: Hoʻokomo ʻia ke kahe kinoea mai ka ʻaoʻao o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia, hiki ke hoʻohana ʻia e wehe pololei i ka plasma a i ʻole nā mea haumia o lalo, kūpono no ka hoʻopili hohonu ʻana. No ka laʻana, i ka puhi ʻana ma ke kila Q345 12 mm ka mānoanoa ma ke kihi o 30°, piʻi ka komo ʻana o ka hoʻopili ʻana ma 18%, a emi ka nui o ka porosity o lalo mai 4% a i 0.8%.
• Puhi hui: Ke hoʻohui nei i ka puhi coaxial a me ka puhi ʻaoʻao, hiki iā ia ke kāohi i ka oxidation a me ka hoʻopilikia plasma i ka manawa like. No ka laʻana, no ka alumini alloy 6061 mānoanoa 3 mm me kahi hoʻolālā nozzle pālua, ua hoʻemi ʻia ka nui o ka porosity mai 2.5% a i 0.4%, a hiki i ka ikaika tensile i 95% o ka mea kumu.
ʻO ke kumu o ka mana o ke kinoea pale ma ka maikaʻi o ka wili ʻana, ʻo ia ke kumu o kona hoʻoponopono ʻana i ka hoʻoili ikehu, ka thermodynamics o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia, a me nā hopena kemika:
1. Hoʻoili ikehu: ʻO ke alakaʻi wela kiʻekiʻe o ka helium e hoʻolalelale i ka hoʻomaʻalili ʻana o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia, e hōʻemi ana i ka laulā o ka ʻāpana i hoʻopilikia ʻia e ka wela (HAZ); ʻo ke alakaʻi wela haʻahaʻa o ka argon e hoʻolōʻihi i ka manawa ola o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia, he mea maikaʻi ia no ka hoʻokumu ʻana o nā papa lahilahi ma luna.
2. Paʻa o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia: Hoʻopilikia ke kahe kinoea i ke kahe o ka loko i hoʻoheheʻe ʻia ma o ka ikaika shear, a hiki i kahi kahe kūpono ke kāohi i ka spatter; ʻo ka nui o ke kahe e hoʻoulu ai i ka vortex, e alakaʻi ana i nā hemahema weld.
3. Palekana kemika: Hoʻokaʻawale nā kinoea inert i ka oxygen a pale i ka oxidation o nā mea alloy (e like me Cr, Al); hoʻololi nā kinoea hana (e like me N₂) i nā waiwai weld ma o ka hoʻoikaika ʻana i ka hopena paʻa a i ʻole ka hoʻokumu ʻana i ka hui, akā pono e hoʻomalu pono ʻia ka nui.
Ka manawa hoʻouna: ʻApelila-09-2025
