01 Introduction: Welding thick-walled components is a critical step in the manufacturing of devices designed for extreme operating conditions, such as those used in controlled fusion. Conventional autogenous laser welding struggles to maintain the dynamic equilibrium of deep weld pools, while laser welding with wire feeding faces efficiency bottlenecks-such as unstable wire delivery and limited single-layer deposition height. To meet the urgent need for high-quality, high-efficiency thick-plate welding technology, this study proposes a pre-filled narrow-gap laser oscillation welding method. This technique replaces dynamic wire feeding with pre-filled strips, ingeniously combining the high efficiency of high-power (>10 kW) táthú léasair uathghineach leis na buntáistí sil-leaganacha de tháthú líonadh bearna caol. Imscrúdaíonn an staidéar na hidirghníomhaíochtaí casta teirmfhisiceacha idir an linn táthú ultra- (a shroicheann 15 mm i bpas amháin) agus na ballaí taoibh caola, ag nochtadh na meicníochtaí trína rialaíonn paraiméadair ascalaithe léasair sreabhadh linn táthú agus iompar comhleá ballaí taobh. I ndeireadh na dála, d'éirigh leis an modh seo locht a bhaint amach-táthú saor ó phlátaí cruach dhosmálta 70 mm tiubh 316LN, rud a chuir go mór le héifeachtacht táirgthe agus ardchaighdeán á chinntiú.
Chun na teorainneacha fisiceacha a bhaineann le linn snámha táthaithe domhain 15 mm a bhreathnú laistigh de bhearna ultra-chaol 2.5 mm a shárú, d'fhorbair an fhoireann taighde saincheaptha-ardán iniúchta amhairc taobh{4}} (ag baint úsáide as struchtúr ceapaire gloine GG17) (Fíor. 1) agus ionchorpraíodh teicneolaíocht rianaithe púdair tungstain {Fig). Chuir sé seo ar chumas na dtaighdeoirí dinimic sreabhán macrascópach agus iompar comhleá neamhbhuan laistigh den linn táthaithe a rianú go soiléir.
Léiríonn micreagraif thrasghearrtha go soiléir an ról ríthábhachtach atá ag aimplitiúid ascalaithe (Fíor. 3). Gan ascalaithe nó le aimplitiúid bheag (1.2 mm), ní féidir teas a aistriú go cliathánach go héifeachtach, rud a fhágann go bhfuil easpa comhleá taobh (LOF) de ráta fabht suas le 37.28%. Mar sin féin, nuair a bhíonn an aimplitiúid ascalaithe optamaithe go 1.8 mm, déantar an fuinneamh léasair a dháileadh go cothrom ar na ballaí taobh; aistríonn an chuid tras táthú ó chruth "tairne-ceann" go cruth leathan "dronuilleogach", agus titeann an ráta lochtanna LOF go 0%.
I dtáthú léasair neamh-, ní hamháin go bhfuil an linn táthú cúng agus faoi réir fuaraithe tapa, ach tá an poll eochrach inmheánach ann freisin i staid an-éagobhsaí arb é is sainairíonna é leathnú agus crapadh go minic. Tiomáinte ag teannas dromchla (an éifeacht Marangoni), tá an miotail leáite an-seans maith do shreabhadh neamhshiméadrach, claonta. Mar thoradh ar an sreabhadh aontaobhach neamhrialaithe seo sa deireadh bíonn comhleá maith ar thaobh amháin den táthú, agus is cúis le heaspa taoibhe trom lochtanna comhleá ar an taobh eile (Fíor 4).
Mar thoradh ar pharaiméadair ascalaithe níos ísle níl dóthain ionchur teasa cliathánach agus sreabhadh linn táthú neamhshiméadrach. Nuair a bhíonn na paraiméadair optamaithe go dtí aimplitiúid 1.8 mm agus minicíocht 40 Hz, leathnaíonn crios teasa cliathánach an léasair go héifeachtach, rud a fhágann go n-aistrítear céimseata an linn táthú ó "caol agus domhain" go "leathan agus éadomhain" (leithead méadaithe agus fad laghdaithe). Cé go gcothaíonn ascalaithe ardmhinicíochta roinnt spásairí, cuireann an réimeas seo go mór le cobhsaíocht fhoriomlán an pholl eochrach agus linn na táthaithe agus feabhsaíonn sé fliuchadh an bhalla taobh, rud a chinntíonn comhleá éifeachtach idir an seam táthaithe agus na ballaí taobh (Fíor. 5).
Léiríonn Figiúr 6 go beoga an ról cinntitheach atá ag aimplitiúid ascalaithe maidir le héabhlóid dhinimiciúil chrosghearrthaigh na linne táthaithe a rialú ar feadh timthriall ascalaithe iomlán. Ag aimplitiúid ascalaithe íseal, táirgeann an fuinneamh léasair ard-chomhchruinnithe linn táthaithe cúnga ag bun an bhun; Faigheann na ballaí taoibh teas go príomha trí sheoladh teirmeach teoranta, rud a fhágann go mbíonn claonadh neamhshiméadrach ann agus easpa lochtanna comhleá. De réir mar a mhéadaíonn an aimplitiúid ascalaithe, carnann an teas go dinimiciúil ag an gcomhéadan idir an pláta réamhchurtha agus na ballaí taobh, rud a fhágann go leathnaítear bun an linn táthúcháin go cruth U. Faoi aimplitiúid ascalaithe optamaithe níos mó, déantar an fuinneamh léasair a athdháileadh go haonfhoirmeach sa treo trasna, rud a chuireann go mór le fliuchadh an bhalla agus doimhneacht treá. Ina theannta sin, le linn timthriall ascalaithe ar chlé iomlán (ó T0 go T{0 + 16 ms), sáraíonn an linn táthú-atá tiomáinte ag éifeachtaí comhcheangailte ionradaíochta díreach agus seoltachta teirmeach{-aga moille teirmeach agus carnann sí teas go leanúnach; leathnaíonn sé gach re seach i dtreo an dá thaobh i gcomhthráth le gluaiseacht an léasa, ag bunú moirfeolaíocht atá breá lárshiméadrach ar deireadh thiar.
Molann an staidéar seo agus déanann sé bailíochtú go córasach ar theicníc táthúcháin ascalaithe léasair-bhearnaí caola réamhlíonta. Déanann sé anailís chuimsitheach ar na meicníochtaí trína n-athmhúnnann ascalaithe léasair iompraíochtaí teirmidinimiciúla inmheánacha agus sreabhán na linne ultra{-doimhin leáite, as a dtiocfaidh na príomhchonclúidí seo a leanas: 1. Cuireann ascalú isteach ar an dáileadh buaicfhuinnimh an-chomhchruinnithe, singil{-tipiciúil de ghnáthfhoinsí teasa, ag laghdú buaicdhlús fuinnimh go suntasach (ó ² ² ² / J/mm) go suntasach (ó 10.7 ² J/7 ²). Coscann an homogenization agus athdháileadh fuinnimh seo go bunúsach ionchur teasa iomarcach ag an ionad táthú agus feabhsaítear go mór an carnadh teasa áitiúil ag teorainneacha an bhalla taobh. 2. Sáraíonn an éifeacht corraithe meicniúil dian a ghineann na paraiméadair ascalaithe (minicíocht: 40 Hz; aimplitiúid: 1.8 mm) srianta sreafa atá faoi cheannas teannas dromchla. Claochlaítear sreabhadh na linne leáite ó staid neamhshiméadrach atá an-seansúil go dtí modh ordaithe, siméadrach agus bríomhar comhiompartha, ag luasghéarú ar sciúradh gathacha agus ar iompar miotail leachta ardteochta i dtreo an dá bhalla taoibh. 3. le haghaidh próiseas dí-shainithe matamaitice. 1 Níos lú ná nó cothrom le 2A/D Níos lú ná nó cothrom le 1.5 (áit arb é A an aimplitiúid ascalaithe agus gurb é D leithead na bearna)-díortha agus bailíochtaíodh é go dian. Cuireann an fhuinneog seo stóinseacht eisceachtúil leis an bpróiseas táthú; laistigh den raon seo, is féidir leis an bpróiseas freastal go héifeachtach ar chlaonann de bharr creathadh trealaimh nó earráidí cóimeála, ag cinntiú comhleá foirfe 100% ag na ballaí taobh.
