01 Papierintroductie
In dit onderzoek wordt dieper ingegaan op de beslissende invloed van de lashoek, een belangrijke procesparameter, op de laskwaliteit tijdens het laser-MAG hybride lassen van 14 mm dik AH36 hoog- scheepsplaatstaal. Traditionele lastechnieken worden geconfronteerd met uitdagingen zoals buitensporig grote, door hitte beïnvloede zones-, lasvervorming en problemen bij het controleren van de microstructuur bij het werken met dikke plaatmaterialen. De hybride laser-MAG-lastechnologie kan, door de synergetische werking van laser en boog, de laskwaliteit effectief verbeteren, vooral na de popularisering van lasers met hoog-vermogen, die een groot potentieel laten zien bij het efficiënt lassen van dikke platen. Hoewel de laser-geleide modus voordelen heeft ten opzichte van de boog-geleide modus, zoals diepere penetratie en boogstabiliteit, kunnen bij het lassen van dikke platen onjuiste procesparameters (bijvoorbeeld de lashoek) nog steeds leiden tot defecten zoals spatten, instorten en terugbulten. Kleine veranderingen in de lashoek kunnen het dynamische gedrag van het gesmolten bad, de sleutelgatstabiliteit en de uiteindelijke kwaliteit van de lasvorming aanzienlijk beïnvloeden.
Daarom richt dit onderzoek zich op de variatie van lashoeken, met behulp van hoge-snelheidsfotografie en de 'sandwich'-methode om het dynamische gedrag van het gesmolten zwembad en het sleutelgat in realtime te observeren, gecombineerd met elektrische signaalanalyse, met als doel systematisch de effecten van verschillende lashoeken op de lasvorming, de stroming van het gesmolten zwembad, het sleutelgatgedrag en de vormingsmechanismen van defecten (instorten, bulten, spatten) te onthullen, wat theoretische richtlijnen biedt voor het optimaliseren van laser-MAG met hoog-vermogen hybride lasprocessen.
Figuur 02 illustreert dat de vaste parameters voor het lasproces zijn: laservermogen van 10,5 kW, lassnelheid van 1,8 m/min, draadaanvoersnelheid van 12 m/min, met een vooraf- ingestelde stompe opening van 0,5 mm. Tijdens het lassen bestaat het gebruikte beschermgas uit 80% Ar en 20% CO2, met een debiet van 15L/min. Figuur 1 toont een schema van het lasproces. Het experiment varieert voornamelijk de hoek tussen de laser en de lasrichting, waarbij vier hoekopstellingen worden ontworpen, waarbij de hoek tussen de laser en de lasrichting wordt gedefinieerd als , en de hoek tussen de boog en de laser als , waarbij de hoeken van de laswarmtebron worden ingesteld zoals weergegeven in afbeelding 2.
Figuur 3 toont de macroscopische morfologie en de overeenkomstige dwars-doorsnedemorfologie van laser-MAG-composietlassen onder verschillende lashoeken. Wanneer de lashoek 75 graden is, is de kwaliteit van de lasvorming slecht, waarbij de voorkant van de las een periodiek breed-smal-breed tandpatroon vertoont, terwijl de achterkant kleine en doorlopende bulten heeft. Wanneer de lashoek toeneemt tot 82,5 graden, is de kwaliteit van de lasvorming optimaal, met een volledige voorkant en een doorlopende achterkant zonder bulten, wat een typische bekervorm oplevert. Het verder vergroten van de lashoek tot 88,75 graden resulteert in een gedeeltelijke discontinue instorting aan de voorkant van de las, met een paar kleine bultjes aan de achterkant. Wanneer de lashoek 97,5 graden bereikt, vertoont de voorkant van de las periodiek concave-volledige verschijnselen met ongelijkmatige vulling, terwijl zich aan de achterkant grotere bulten vormen.
Op basis van de verbeterde 'sandwich'-methode werd een hoge-snelheidscamera gebruikt om het dynamische gedrag van het laser-MAG-hybride lassleutelgat in realtime vanaf de zijkant te observeren. Bij een lashoek van 75 graden vertoonde het sleutelgat een periodiek dynamisch proces, gekenmerkt door heropening en sluiting tijdens het lopen. De groei, onthechting en hervorming van druppels hadden een wisselwerking met het gedrag van het sleutelgat.
