Invoering
De wijdverbreide toepassing van laserlassen voor aluminiumlegeringen in de industriële productie heeft aanzienlijke voordelen opgeleverd voor duurzame ontwikkeling en sociaal-economische vooruitgang, omdat het tegelijkertijd de lassterkte verbetert en het energieverbruik vermindert. Ondanks de veelbelovende vooruitzichten voor deze legeringen blijft het huidige onderzoek dat zich specifiek richt op de vermindering van het energieverbruik tijdens hun laserlasprocessen beperkt. Deze studie bereikt de dubbele doelstellingen van het verbeteren van de gewrichtssterkte en het verminderen van het energieverbruik door sporen van koolstofnanobuisjes in de 2A12-aluminiumlegering op te nemen. De studie definieert "lasefficiëntie", stelt een energieverbruiksmodel vast voor het laserlassen van aluminiumlegeringen en voert een vergelijkende analyse uit tussen het laserlasproces met toevoeging van koolstofnanobuisjes en het standaard laserlasproces. De resultaten tonen aan dat de toevoeging van sporenkoolstofnanobuisjes leidt tot een reductie van het energieverbruik van ruim 33% en een toename van de verbindingssterkte met 101 MPa. Bovendien vertoont deze techniek, vergeleken met andere laserlasprocessen voor aluminiumlegeringen die in de bestaande literatuur worden vermeld, aanzienlijke energiebesparende voordelen. Deze prestatieverbeteringen worden toegeschreven aan het feit dat de sporenkoolstofnanobuisjes de laserabsorptiesnelheid van de aluminiumlegering verhogen, terwijl de nanobuisjes die in het gewricht achterblijven als een versterkend medium fungeren. Deze studie biedt nieuwe inzichten en methodologieën voor het bereiken van -koolstofarm en hoog- lassen van aluminiumlegeringen.
Deze studie heeft de energie-efficiëntie van laserlassen van aluminiumlegeringen aanzienlijk verbeterd en het energieverbruik bij het lassen verlaagd door de toevoeging van sporenhoeveelheden koolstofnanobuisjes. Eerst werd een vergelijkende analyse uitgevoerd tussen het standaard laserlasproces en het laserlasproces met koolstofnanobuisjes, gebaseerd op gevestigde modellen voor energieverbruik en lasefficiëntie. Ten tweede werd het LC-3-proces vergeleken met gegevens over het energieverbruik van lasers uit de relevante literatuur. Tegelijkertijd werden mechanische eigenschappen-een cruciale maatstaf voor de laskwaliteit-in het evaluatiekader voor elke verbinding opgenomen. Uiteindelijk werd de intrinsieke correlatie tussen de energiebesparende mogelijkheden van het LC-3-proces en de verbeterde prestaties van de lasverbindingen opgehelderd. De belangrijkste bevindingen zijn als volgt samengevat:
Vergeleken met het standaard laserlasproces vertoonde het laserlasproces waarin sporen van koolstofnanobuisjes (LC-3) zijn verwerkt een toename van 33% in de lasefficiëntie en een energiebesparing van ongeveer 33%. Bovendien vertoonde het LC-3-proces aanzienlijke voordelen in termen van het verminderen van het materiaalverbruik.
Vergeleken met bestaande processen behaalde het LC-3-proces de hoogste lasefficiëntie, namelijk 60 mm²/s·kW. Voor aluminiumlegeringen met een gelijke dikte liet het LC-3-proces ook het laagste laserenergieverbruik zien.
De superieure energie-besparende en hoge- efficiëntiekenmerken van het LC-3-proces komen voornamelijk voort uit de unieke lichtabsorptie-eigenschappen van de sporenkoolstofnanobuisjes. Door de lasnaad te vullen, verbeterden deze nanobuisjes de absorptiesnelheid van laserenergie door de aluminiumlegering aanzienlijk, waardoor het verlies aan laserenergie tijdens de beginfase van het lasproces werd geminimaliseerd.
