Výskum technológie tavenia laserového zvárania

Je vhodné použiť kombinovaný model zdroja tepla pozostávajúci z rotujúceho zdroja tepla Gaussovho telesa a zdroja tepla dvojitého elipsoidného telesa na simuláciu tvorby malých otvorov pri laserovom hlbokotavnom zváraní zliatin titánu, ako aj pole rýchlosti prúdenia zváraný roztavený bazén. Model zdroja telesného tepla môže odrážať základný fyzikálny proces procesu laserového hlbokotavného zvárania a tiež odráža simulačné charakteristiky metódy riadiaceho objemu.
Pri plne penetračnom laserovom hlbokotavnom procese zvárania nie je priemer malého otvoru veľmi citlivý na výkon lasera, zatiaľ čo uhol sklonu malého otvoru sa veľmi výrazne mení so zvýšením rýchlosti laserového zvárania. Za podmienok konštantného tlaku prúdenia vzduchu v malom otvore má tlak povrchového napätia spôsobený zakrivením voľného povrchu malého otvoru veľký vzťah s rýchlosťou zvárania. So zvyšovaním rýchlosti zvárania sa postupne znižuje stabilita malých otvorov.
Laserové hĺbkové tavné zváranie roztaveného bazéna s prietokom horného povrchu pre maximum, dominantnú úlohu hrá Marangoniho sila na povrchu roztaveného bazéna konvekčného prenosu tepla. Pôsobením pohybujúceho sa zdroja tepla sa Marangoniho tok zo symetrickej formy okolo laserového ohrievacieho centra vyvinul do tvaru pulca v smere dlhej osi tavného kúpeľa paralelne so smerom zvárania. V hladine bazéna taveniny do šírky 1/2 ako polomer rýchlosti "virtuálneho kruhu je prietoková rýchlosť bazéna taveniny väčšia, v tomto "virtuálnom" kruhu sa prietok tekutiny z bazéna taveniny postupne znižuje. zvarový bazén, rýchlosť prúdenia tekutiny je výrazne nižšia ako povrch bazéna, ale oveľa väčšia ako hodnota rýchlosti zvárania. Hodnota rýchlosti prúdenia tekutiny na zadnej strane taveniny je väčšia ako hodnota rýchlosti prúdenia kov vo vnútri tavenina.
Tvar a veľkosť zvarového kúpeľa dobre korešpondujú s veľkosťou a polohou víru rýchlosti prúdenia kúpeľa taveniny. Melt pool vír je Marangoni tok a rozhranie tuhá látka-kvapalina spätného rázu spoločného pôsobenia výsledkov, vztlaku a gravitácie zohrávajú len podpornú úlohu. Existencia víru prúdenia kvapaliny v roztavenom bazéne výrazne zvýšila konvekčný prenos tepla medzi vysokoteplotnou kovovou kvapalinou a studenou kvapalinou, čo priamo ovplyvňuje veľkosť tvaru zvarového kúpeľa.
Parametre bočného fúkania pomocného vzduchu pri laserovom hlbokotavnom zváraní sú jedným z hlavných faktorov na určenie veľkosti chránenej oblasti zváracieho bazénu a na zníženie toku plazmového dymu z erupcie malého otvoru. Zvýšenie rýchlosti prúdenia v blízkosti prúdu plazmového dymu vedie ku konvekčnému rozptylu tepla, čo zase zvyšuje pravdepodobnosť zlučovania medzi kladnými a zápornými plazmovými iónmi, čím sa uľahčuje zlepšenie kvality zvárania. Existuje veľký rozdiel medzi prúdovým poľom zložky, kde je pomocným prúdom plynu hélium, a prúdovým poľom, kde pomocným prúdom plynu je xenón. Z hľadiska veľkosti chráneného územia je ochrana plynu nadradená ochrane plynu.