Wila الاستخدامات 304 الفولاذ المقاوم للصدأ مثل المواد الأساسية، وإجراء NI60 تجارب الكسوة مسحوق مع ليزر أشباه الموصلات و TIG مصدر الحرارة المركب ARC، ويستخدم كاميرا عالية السرعة لتسجيل التغيير الديناميكي للمسحوق ذوبان. التغييرات الناجمة عن مقدمة TIG يتم تحليل القوس من الجوانب الثلاثة للقوة والحرارة والكسوة تشكيل. يتم وصف العملية الديناميكية التي تشكل مسحوق تشكل تحت مصدر الحرارة المركب بالليزر، وتكون أشكال القوة والاتصال الحراري في كل مرحلة موصوفة. تأثير TIG يتم توضيح الحالية عند تشكيل وعملية تشكيل، ومزايا أشباه الموصلات الليزر و TIG مصدر حرارة مركب للكسوة هي أوضح.

1. التغييرات التي جلبتها TIG قوس إلى طبقة الكسوة تشكيل وتشكيل عملية ديناميكية

في الممارسة الطويلة الأجل، Wila وقد وجدت أوجه القصور فقط باستخدام الليزر فقط كحرارة الكسوة المصدر. لذلك، يتم تصوره لإضافة مصدر حرارة مختلف تماما للجمع بين المصادر الحرارية باعتبارها مصدر حرارة الكسوة، مثل TIG قوس. هناك تأثير متبادل متى المصادر الحرارة اثنين TIG ARC والليزر مجتمعة. بخار معدني ولدت عندما الليزر يشع على سطح الجزء المستأج بسرعة لتشكيل جزيئات مشحونة، مما يزيد من الموصلية الكهربائية في الموقع حيث يتم تطبيق الليزر، يقلل من مقاومة القوس من خلال المسار، ويزيد من الكثافة الحالية من ARC. بالإضافة إلى ذلك، يغير الليزر خصائص مصدر الحرارة للقوس، ويزيد بشكل حاد في درجة حرارة مركز القوس، مما يشكل تدرجا كبيرا في درجة الحرارة بين مركز القوس والمناطق المحيطة بها، وتقليص القوس كما هو موضح في الشكل 4.1. يمكن أن يقلل الليزر أيضا إلى حد كبير من جهد الإشعال في القوس، مما يجعل تقلبه أصغر، ثم تحقيق تأثير استقرار القوس [. بالإضافة إلى ذلك، يزيد تأثير التسخين في الليزر على سطح المعدن من درجة الحرارة، والتي يمكن أن تزيد من المعادن معدل امتصاص الليزر الطاقة.

الشكل 4.1 تأثير انكماش الليزر على القوس

(أ) مزيج شكل قوس 500W الليزر و 100atig قوس؛ (ب) 100A TIG . شكل القوس

Wila وقد وجدت من خلال عدد كبير من التجارب التي قدمها TIG يمكن أن تتعاون ARC مع انخفاض قوة الليزر لتحقيق تأثير منتشر جيد لطبقة الكسوة، والحصول على طبقة الكسوة مع زاوية اتصال صغيرة وتخفيف منخفض 4 تمريرة واحدة طبقات الكسوة الملحومة وفقا لمعلمات العملية المعروضة في الجدول 4.1، وتظهر شكل طبقة الكسوة والمورفولوجيا عبر المقطع في الشكل 4.2

الرقم 4.2 (أ) يتم الحصول عليها عن طريق الكسوة مع TIG قوس مع تيار 60A كما الحرارة المصدر. يمكن أن نرى أن حبة اللحام بأكملها غير متساقدة والشكل للغاية الفقراء. هذا هي متى واحد TIG لم يكن لدى ARC إعادة التركيب الليزر، ومنطقة تغطية القوس أكبر، فإن الطاقة غير مركزة، والطاقة منخفضة نسبيا الحالية صغيرة، وتكنولوجيا المعلومات لا يمكن تذوب مسحوق المعادن حسنا. فقط كمية صغيرة من مسحوق يمكن أن تذوب و الجمع. تتحد مع الركيزة. بالإضافة إلى ذلك، فإن قوة القوس الناجمة عن القوس غير المركزة والمستقر غير الكبير لا تتسطح فقط الذوبان السائل لتعزيز انتشارها، ولكن ضربات الكريات السائلة الناتجة خلال عملية ذوبان، وأخيرا تشكل تمريرة واحدة لحام مع متقطع تشكيل. لذلك، واحدة TIG ARC غير مناسب للاستخدام كحرارة الكسوة المصدر.

تمريرة واحدة طبقة الكسوة التي تم الحصول عليها بواسطة cladding NI60 مسحوق مع A 900W يظهر الليزر أشباه الموصلات كمصدر حراري مكتوب واحد في الشكل 4.2 (B). يمكن أن ينظر إليه على الرغم من طبقة الكسوة مجتمعة جيدا مع الركيزة، فإن طبقة الكسوة بأكملها طويل القامة، زاوية الاتصال كبيرة، وشكل الحافة سيئة، مما يشير إلى أن طبقة الكسوة منتشرة سيئة، والتي سوف تؤثر بشكل خطير على اللفة اللاحقة السلسة في تمريرات متعددة الكسوة. الحصول على on.

عادة ما يتناسب التوتر السطحي للسائل عكسيا مع درجة الحرارة، لذلك إذا تزداد درجة الحرارة، فإن التوتر السطحي في السائل ينخفض، مما سيحسن ترطيب و نشر. لذلك، متى زادت قوة الليزر إلى 1500W، ويزيد درجة حرارة الذوبان السائل بشكل كبير، مما يقلل إلى حد كبير من السطح التوتر. علاوة على ذلك، نظرا لقوة الليزر المرتفعة للغاية، فإن كمية المسحوق الذائب هي أيضا كبيرة جدا، وتكون خطورة الذوبان السائل كبير بما يكفي للتغلب بسهولة على التوتر السطحي ونشر الذوبان السائل، وأخيرا تشكل طبقة الكسوة مع انتشار جيد والاتصال الصغير زاوية.

تمريرة واحدة طبقة الكسوة التي تم الحصول عليها بواسطة cladding NI60 مسحوق مع A 1500W يظهر الليزر أشباه الموصلات كمصدر حراري مكتضن واحد في الشكل 4.2 (ج). يمكن ملاحظة أنه بموجب طاقة ليزر مرتفعة، تنتشر طبقة الكسوة بشكل جيد وزاوية الاتصال صغيرة، لكن منطقة المصفوفة لديها عمق تغلغل أكبر ومعدل التخفيف هو أعلى. هناك مشكلة في أن تكوين سبائك طبقة الكسوة مخففة من قبل مصفوفة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن ملاحظة العديد من الشقوق عموديا على اتجاه المسح الضوئي بوضوح من سطح طبقة الكسوة، والتي ناتجة عن ارتفاع درجة الحرارة التدرج والضغط المتبقي الأكبر الذي جلبته الليزر العالي الطاقة

طبقة الكسوة التي حصلت عليها الكسوة المركبة 900W الليزر و 60A TIG . يظهر القوس في الشكل 4.2 (د). يمكن أن ينظر بوضوح بوضوح أن طبقة الكسوة ينتشر بشكل جيد وزاوية الاتصال صغيرة، وهي أفضل بكثير 900W الكسوة الليزرية طبقة الكسوة التي تم الحصول عليها لها تأثير تشكيل أفضل طبقة الكسوة التي حصلت عليها 1500W الكسوة الليزرية، وعمق الاختراق ليست كبيرة، ومعدل التخفيف منخفض، وهو طبقة الكسوة مثالية تشكيل. مراقبة بعناية سطح طبقة الكسوة، ولا توجد شقوق واضحة وجدت. هذا هي أولا إضافة TIG يزيد قوس المدخلات الحرارية ويقلل من التوتر السطحي للذوبان السائل، وتوزيع الطاقة الفريد الذي يتكون من مزيج من مصادر الحرارة اثنين يفضي إلى الحد من الإجهاد المتبقي والحد من حدوث الشقوق. بالإضافة إلى ذلك، The TIG يجلب الحالي قوة إضافية إلى عملية الانصهار والنشر، وتحت إجراءات الليزر، وتنقل القوس وتستثبت، وتصبح القوة مركزة، والتي تعزز ذوبان وانتشارها عملية. بموجب العمل المشترك للعوامل المذكورة أعلاه، فإن تكوين طبقة الكسوة أكثر مثالية هي تشكيلها.

من أجل أن تكون قادرا على الالتزام بوضوح الفرق بين عملية تشكيل الكسوة تحت مصدر حرارة ليزر واحد ومصدر حراري مركب، يتم ترتيب الكاميرا عالية السرعة عموديا على اتجاه المسح، والزاوية بين الكاميرا والطائرة الأفقية هو صغير قدر الإمكان مراقبة التغييرات في الانتشار. التقاط صور منطقة الكسوة، وقطع الإطارات بالميزات الرئيسية ل الفرز. الشكل 4.3 هي مقارنة الكاميرا عالية السرعة 900W مصدر الحرارة بالليزر و 900W الليزر و 60A TIG . ARC مصدر الحرارة المركب الكسوة. يمكن أن نرى أن عملية ذوبان المسحوق وانتشار تحت مصدر حرارة ليزر واحد ومصدر حرارة مركب هو تماما. مع مصدر حرارة ليزر واحد، يتم إذابة المسحوق لأول مرة في بعض الكرات الصغيرة تحت تشعيع الليزر، ثم تتصل الكرات الصغيرة والصمامات ونموها، وذوبان الكرات المنصهرة الجديدة باستمرار إلى لهم من الجانب لتشكيل سائل كبير تذوب. . في سرعة المسح معينة، يذوب الطرف الأمامي من السائل يذوب بشكل مستمر ويمتد إلى الأمام، وينقي النهاية الخلفية، وأخيرا تشكيل كامل تمريرة واحدة الكسوة طبقة. من شاشة الكاميرا عالية السرعة، لا يوجد تغيير واضح في انتشار العملية برمتها، كما هو موضح في الشكل 4.3 (a). تحت إجراء مصدر الحرارة المركب، يذوب الليزر المسحوق في المقدمة لتشكيل تذوب سائل، وتسطح القوس بسرعة الذوبان السائل في الظهر لنشرها ذلك. و يمكن رؤيته بوضوح من الكاميرا عالية السرعة لقطات الشاشة أن هناك انتقال من الفقراء ينتشرون إلى انتشار ممتاز في عملية الكسوة تحت مصدر الحرارة المركب، كما هو مبين في الشكل 4.3 (B).

2. تحليل القوة ذوبان السائل بموجب عمل TIG قوس

وفقا لتأثير الانكماش الكهرومغناطيسي، متى التدفقات الحالية من خلال موصل، يمكن اعتبارها تتكون من العديد من الخطوط المتوازية . هذه ستجذب الخطوط الحالية الموازية بعضها البعض لجعل المقطع العرضي تميل إلى يتقلص. وتسمى القوة الناتجة الكهرومغناطيسي انكماش. القوة [50]. TIG . ARC هو موصل غازي مخروطي مع مقطع عرضي متغير . القطر المقطع العرضي القوس صغير بالقرب من طرف قطب التنغستن، وقطر القماش المتقاطع القوس أكبر بالقرب من الشغل نهاية. الفرق في قطر العلوي والسفلي الأقسام المتراكمة يسبب اختلاف الضغط، الذي سينتج عن المكون المحوري لقوة الانكماش الكهرومغناطيسي من طرف القطب التنغستن إلى الشغل، وهو الثابت الكهرومغناطيسي أيضا، The TIG تقدم ARC قوة تدفق البلازما وقوة تهب الغاز التدريع للعملية الديناميكية بالكامل . يمكن للقوى الثلاث المذكورة أن تعزز عملية الحركة والتقارب في الكريات السائلة وتحفز المسبح المنصهر لتعزيز التدفق، مما يحسن انتشار السائل تذوب يتم عرض مخطط القوة الشاملة في الشكل 4.4.

الشكل 4.4 مخطط تخطيطي لتحليل القوة ذوبان السائل تحت عمل TIG قوس

1. قوة تدفق البلازما والتهاب الغاز التدريع القوة؛ 2. ساكنة الكهرومغناطيسي الضغط. 3. تدفق السائل تذوب على السطح؛ 4. الجاذبية

وفقا للمعلمات في الجدول 4.2، A تمريرة واحدة الكسوة NI60 تم إجراء اختبار مسحوق على A 304 الركيزة الفولاذ المقاوم للصدأ مع الليزر أشباه الموصلات و A TIG الحرارة المركبة المصدر. تظهر طبقة الكسوة التي تم الحصول عليها والمقطع العرضي المقابل في الشكل 4.6.

يمكن رؤيته من الشكل 4.6 أن عرض طبقة الكسوة التي تم الحصول عليها تحت مصدر الحرارة المركب بالليزر هو أعلى بكثير من طبقة الكسوة التي تم الحصول عليها تحت حرارة ليزر واحدة المصدر. ميزة أخرى واضحة هي أن سطح طبقة الكسوة التي تم الحصول عليها بواسطة الكسوة المصدر للحرارة المركب مسطح نسبيا، على عكس طبقة الكسوة التي تم الحصول عليها بواسطة مصدر حرارة ليزر واحد أطول من الركيزة. و. كما TIG الزيادات الحالية من 30A إلى 60A، أصبح تشكيل السطح لطبقة الكسوة أكثر سلاسة بشكل كبير، لكن عمق الاختراق ومعدل التخفيف من طبقة الكسوة لديها زيادة. هذا هي أعلى TIG يجلب الأمر الحالي قوة قوس أكبر، والتي تؤدي باستمرار إلى التجمع المنصهر، مما يسطح الذوبان السائل، ولكن أيضا يزيد من عمق الاختراق، ذوبان المزيد من المعدن الأساسي، وتؤثر على الكسوة طبقة المكونات السبب التخفيف. متى TIG يرتفع حاليا إلى 90A، ويمكن أن نرى أن عمق الاختراق هو كبير جدا. في هذا الوقت، يتم تخفيف طبقة الكسوة بشكل كبير من الركيزة، والتي تؤثر بشكل خطير على أداء الكسوة طبقة. علاوة على ذلك، متى TIG الحالية كبيرة جدا غالبا ما تنتج عملية الكسوة المسبقة المسبقة البقع، و درجة حرارة عالية من السهل جدا الالتزام بالتنجستن إلى بركة المنصهرة وتسبب إطفاء قوس دائري قصير، لذلك من الضروري تجنب استخدام المفرط TIG الحالية في المركب الكسوة.

يمكن لقياس وتحليل المقطع العرضي من طبقة الكسوة وحساب تأثير TIG الحالية في عمق الاختراق وعرض الاختراق ومعدل التخفيف في الكسوة المصدر للحرارة المركب، كما هو مبين في الشكل 4.7. يمكن أن نرى ذلك بزيادة TIG تظهر الدكتورقة الحالية في مصدر الحرارة المركب، عمق الاختراق ومعدل التخفيف لطبقة الكسوة كلاهما متزايد، في حين أن درجة التغيير في عرض الانصهار ليست كبيرة. مقارنة مع مصدر الحرارة المركب، بسبب تتركز طاقة مصدر حرارة ليزر واحد في المنطقة البقعة، وال المنطقة صغيرة، لذلك عرض ذوبان صغير، و المدخلات الحرارية ليست كبيرة، ومعدل الاختراق والتخفيف أيضا صغيرة. بعد إدخال TIG ARC، مجموعة التدفئة من القوس و تتأثر الحرارة المنطقة أكبر من هذا الليزر، والطاقة ليست مركزة كمصدر حراري ليزر واحد، لذلك زاد عرض الانصهار بشكل كبير، مما سيساعد على تحسين الكسوة كفاءة. إلى جانب، مقارنة مع مصدر حرارة ليزر واحد، إضافة TIG يزيد ARC إدخال الحرارة الشاملة لمصدر الحرارة المركب، وبالتالي فإن معدل الاختراق ومعدل التخفيف هو أيضا تحسين. فيما يتعلق بالأعلى TIG التيار في مصدر الحرارة المركب، على الرغم من تم تحسين انتشار الذوبان السائل ويتم تقليل زاوية الاتصال، كما أنه يجلب المشكلة أيضا أن المعدن طبقة الكسوة مخففة من قبل الأداء المنخفض مكونات المصفوفة، ومعدل التخفيف هو أعلى.

وفقا لمعلمات العملية الموضحة في الجدول 4.1، اختبار واستخراج السلوكيات المميزة في عملية التشكيل من مقاطع الفيديو الكاميرا عالية السرعة، سجل عدد إطارات كل سلوك خاص، وحساب وتحليل TIG التيار إلى مصدر الحرارة المركب تشكيل مراحل. ويظهر التأثير في الشكل 4.8.

يمكن رؤيته من الشكل 4.8 التي مقارنة بمصدر حراري ليزر واحد يستغرق الكثير من الوقت في المراحل ③ ~ ④، لا توجد مشكلة في تكسية حرارة مركبة المصدر. و مع زيادة TIG الحالي، وقت المرحلة ① ~ ②، المرحلة ② ② ③، والمرحلة ③ ~ ④ سيكون تقصير. هذا هي TIG ARC هو تقارب وانصهار الكريات السائلة، ويوفر انتشار الذوبان السائل القوة الإضافية . و هذه قوات إضافية تتناسب مع TIG الحالية، لذلك TIG الزيادات الحالية، والضغط الساكن الكهرومغناطيسي، وقوة تدفق البلازما، وقوة تهب الغاز التدريع التي تعمل على المعدن السائل سيزيد، وتسريع المراحل المختلفة من عملية التشكيل . ال الانتهاء.

متى يميل انتشار الذوبان السائل إلى أن يكون مستقرا وتبقى زاوية الاتصال دون تغيير أساسا، و FTA32 يستخدم البرنامج لقياس زاوية الاتصال في هذا الوقت. أداء 5 اختبارات لكل معلمة وتسجيل زاوية الاتصال بشكل منفصل للحصول على تأثير TIG الحالية على زاوية الاتصال في الكسوة مصدر الحرارة المركب، كما هو مبين في الشكل 4.9.

يمكن أن ينظر إليه من التحليل أعلاه أن مقدمة TIG يوفر ARC قوة دافعة إضافية لتقارب وانتشار الذوبان السائل عملية التشكيل، ويزيد من درجة حرارة السائل ويقلل من توترها السطحي، والتي تسرع بشكل كبير العملية الديناميكية . تحت قيود سرعة المسح، يمكن تنتشر الذوبان السائل في الوقت المناسب لتشكيل طبقة الكسوة مع انتشار جيد وجهة اتصال صغيرة و إنه يتجنب مشاكل مثل معدل التخفيف العالي، والضغط المتبقي العالي، والتكارة السهلة الناجمة عن الحرارة المفرطة المدخلات. الليزر و TIG مصدر الحرارة ARC المركب هو مصدر حرارة الكسوة مع مزايا واضحة لا يحل فقط مشاكل التشكيل والأداء، وتحسن كفاءة الكسوة، ولكن أيضا يقلل من الاعتماد على أشعة الليزر عالية الطاقة ويقلل من المعدات التكاليف.