လေဆာဂဟေဆက်ခြင်း – ချိန်ညှိနိုင်သော လက်စွပ်မုဒ် (ARM) အပေါ် လှိုင်းတွန့်ကန့်သတ်ချက်များ၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှု အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်များ၏ လေဆာဂဟေဆက်ခြင်း
၁။ အနှစ်ချုပ်
ဤလေ့လာမှုသည် oscillation amplitude နှင့် frequency ၏ မျက်နှာပြင်အရည်အသွေး၊ macro နှင့် microstructures များနှင့် adjustable ring mode (ARM) ၏ porosity တို့အပေါ် အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို စုံစမ်းစစ်ဆေးသည်။လေဆာဖြင့် လှိမ့်ပတ်ထားသော ဂဟေဆက်ခြင်းA5083 အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်ပြားများ။ ရလဒ်များအရ oscillation amplitude နှင့် frequency တိုးလာသည်နှင့်အမျှ weld မျက်နှာပြင်အရည်အသွေး တိုးတက်လာကြောင်း ပြသထားသည်။ amplitude တိုးလာသည်နှင့်အမျှ weld cross-section သည် "goblet" ပုံသဏ္ဍာန်မှ "လခြမ်း" ပုံသဏ္ဍာန်သို့ ပြောင်းလဲသွားသည်။ Microstructural analysis အရ stirring effect နှင့် cooling rate လျော့ကျမှုအကြား ယှဉ်ပြိုင်မှုကြောင့် oscillation amplitude နှင့် frequency တိုးလာခြင်းနှင့်အတူ weld ၏ grain size လျော့ကျမသွားကြောင်း ဖော်ပြသည်။ oscillation parameters များတိုးလာသည်နှင့်အမျှ weld porosity လျော့ကျလာပြီး amplitude 2 mm ဖြစ်သောအခါ 0.22% ၏နောက်ဆုံး porosity သို့ရောက်ရှိသွားသည်။ Three-dimensional X-ray tomography သည် oscillation ၏ pore distribution ၏လွှမ်းမိုးမှုကို ထပ်မံအတည်ပြုသည်- ကြီးမားသော pores များသည် molten pool ၏နောက်ကွယ်တွင် စုပုံလေ့ရှိပြီး သေးငယ်သော pores များသည် ပိုမိုကောင်းမွန်သော symmetry ကိုပြသသည်။ ဤသုတေသနသည် A5083 အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်အသုံးချမှုများတွင် အရည်အသွေးမြင့် laser welding ရရှိရန် oscillation parameters များကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ရန် အဖိုးတန်သောထိုးထွင်းသိမြင်မှုများကို ပေးစွမ်းသည်။
၂။ စက်မှုလုပ်ငန်းနောက်ခံ
အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်များသည် အလေးချိန်ပေါ့ပါးခြင်း၊ မြင့်မားသောတိကျသောခိုင်ခံ့မှုနှင့် ကောင်းမွန်သောချေးခံနိုင်ရည်ရှိခြင်းစသည့် အားသာချက်များရှိပြီး မော်တော်ကား၊ မြန်နှုန်းမြင့်ရထားလမ်း၊ အာကာသနှင့် အခြားစက်မှုလုပ်ငန်းများတွင် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုကြသည်။ လေဆာဂဟေဆက်ခြင်းသည် မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်၊ အပူဒဏ်ခံရသောဇုန်ငယ်နှင့် ဂဟေဆက်ပုံပျက်မှုသေးငယ်ခြင်းစသည့် အားသာချက်များရှိသည်။ ထို့ကြောင့်၊လေဆာဂဟေဆော်ခြင်းသည် ထူထဲသောပြားများအတွက် သင့်လျော်သော စီးပွားရေးအရ တွက်ခြေကိုက်သော ဂဟေဆက်နည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်၊ ၎င်းသည် ဂဟေဆက်ခြင်းအကြိမ်ရေကို သိသိသာသာလျှော့ချနိုင်သည်။ အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်များကို လေဆာဖြင့်ဂဟေဆော်ရာတွင် porosity သည် သိသာထင်ရှားသောချို့ယွင်းချက်တစ်ခုဖြစ်ပြီး ဂဟေဆက်ထားသောအဆစ်များ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများကို ပြင်းထန်စွာထိခိုက်စေသည်။ ထို့ကြောင့်၊ porosity ဖွဲ့စည်းမှုကို လျှော့ချရန်နှင့် ဖယ်ရှားရန် ကျယ်ပြန့်သောလေ့လာမှုများပြုလုပ်ခဲ့ပြီး၊ shielding gas ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း၊ dual-beam နည်းပညာကိုအသုံးပြုခြင်း၊ modulated laser power systems များကိုအသုံးပြုခြင်းနှင့် oscillating beam နည်းလမ်းများကိုအသုံးပြုခြင်းတို့ပါဝင်သည်။ Laser oscillating welding နည်းပညာသည် လေဆာဂဟေဆက်ခြင်း၏ အားသာချက်များကို ၎င်း၏ကိုယ်ပိုင်ဝိသေသလက္ခဏာများနှင့် ပေါင်းစပ်နိုင်စွမ်းအတွက် ထင်ရှားသည်။ လေဆာ oscillating welding ကိုအသုံးပြုခြင်းသည် porosity ကို လျှော့ချရုံသာမက ဂဟေဆက်ခြင်း၏ microstructure ကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေပြီး ဂဟေဆက်အရည်အသွေးကို မြှင့်တင်ပေးနိုင်သည်။ လေ့လာမှုအများအပြားသည် porosity လျှော့ချခြင်း၊ စွမ်းအင်ဖြန့်ဖြူးမှုကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်း၊ grain structure ကို သန့်စင်ခြင်းနှင့် molten pool ရှိ အရည်ပျော်စီးဆင်းမှုကို လက္ခဏာရပ်ဖော်ပြခြင်းအပါအဝင် လေဆာ oscillating welding ၏ ရှုထောင့်အမျိုးမျိုးကို အဓိကထားလေ့လာခဲ့သည်။ လေဆာစွမ်းအင်ဖြန့်ဖြူးမှုသည် လေဆာဂဟေဆက်ခြင်း၏ အပူချိန်ဖြန့်ဖြူးမှုနှင့် ထိုးဖောက်မှုအနက်တွင် အရေးပါသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သည်။ အတိုင်းအတာတစ်ခုအထိ oscillation amplitude တွင်၊ scanning frequency တိုးလာခြင်းနှင့်အတူ၊ ဂဟေဆက်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်သည် deep penetration welding မှ unstable welding သို့ ကူးပြောင်းသွားပြီး နောက်ဆုံးတွင် heat conduction welding သို့ ကူးပြောင်းသွားသည်။ ရလဒ်များအရ စကင်ဖတ်ခြင်း amplitude နှင့် frequency တိုးမြှင့်ခြင်းသည် porosity ကို လျှော့ချနိုင်သော်လည်း weld ၏ penetration depth ကို သိသိသာသာ လျှော့ချပေးပြီး weld ၏ mechanical properties ကို လျော့ကျစေကြောင်း ပြသထားသည်။ မကြာသေးမီနှစ်များအတွင်း၊ laser စွမ်းအင်ကို မြင့်မားသော energy density ရှိသော core နှင့် low energy density ရှိသော ring အဖြစ် ပိုင်းခြားပေးပြီး keyhole ကို တည်ငြိမ်စေပြီး welding အရည်အသွေးကို မြှင့်တင်ရန် ရည်ရွယ်ပါသည်။ သုတေသီများသည် 6xxx high-strength aluminum alloys များကို မတူညီသော core/ring power ratios နှင့် oscillation widths အောက်တွင် ဂဟေဆော်ရန် ARM laser oscillating welding ကို အသုံးပြုခဲ့ကြသည်။ စမ်းသပ်မှုရလဒ်များအရ weld geometry ကို ထိခိုက်စေသော အဓိကအချက်မှာ core-ring power ratio ထက် oscillation width ဖြစ်ကြောင်း ပြသထားသည်။ သို့သော် oscillation နှင့် ARM laser ၏ superposition အောက်ရှိ pore distribution နှင့် ၎င်း၏ inhibition mechanism ကို လေ့လာထားခြင်း မရှိပါ။ ဤစာတမ်းတွင်၊ weld ၏ porosity ကို လျှော့ချရန်၊ ပိုမိုမြင့်မားသော penetration depth နှင့် ပိုမိုကောင်းမွန်သော weld quality ကို ရရှိရန် ARM laser oscillating welding နည်းပညာအသစ်ကို အသုံးပြုထားသည်။ မတူညီသော oscillation frequencys နှင့် amplitudes များအောက်တွင် laser energy distribution၊ molten pool dynamic behavior နှင့် microstructure အကြောင်း ပြည့်စုံသောလေ့လာမှုတစ်ခုကို ပြုလုပ်ထားပါသည်။
၃။ စမ်းသပ်မှု ရည်မှန်းချက်များနှင့် လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများ
အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်များကို ဂဟေဆော်ရန်အတွက် စက်ဝိုင်းလေဆာ oscillating ဂဟေဆက်နည်းပညာကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ အခြေခံပစ္စည်း (BM) သည် 300mm × 100mm × 5mm (အလျား × အနံ × အထူ) အတိုင်းအတာရှိသော 5083-O အလူမီနီယမ်သတ္တုစပ်ဖြစ်ပြီး ၎င်း၏ဓာတုဖွဲ့စည်းမှုကို ဇယားတွင်ပြသထားသည်။ ဂဟေဆက်ခြင်းမပြုမီ၊ မျက်နှာပြင်အောက်ဆိုဒ်အလွှာကိုဖယ်ရှားရန် နမူနာများကို ඔප දැමීමပြုလုပ်ပြီးနောက် မျက်နှာပြင်အဆီများကိုဖယ်ရှားရန် ultrasonic bath တွင် acetone ဖြင့် 15 မိနစ်ခန့် သန့်စင်ခဲ့သည်။လေဆာဂဟေဆော်စနစ်အဓိကအားဖြင့် Kuka စက်ရုပ်တစ်ခု၊ TruDisk 8001 disk laser နှင့် 3D PFO galvanometer scanner တို့ပါဝင်သည်။ TruDisk 8001 disk laser ကို ချိန်ညှိနိုင်သော ring mode laser source အဖြစ် အသုံးပြုခဲ့ပြီး core/ring fiber ratio 100/400 μm နှင့် အများဆုံး output power 8 kW (wavelength 1030 nm၊ beam quality parameter 4.0 mm·rad) ရှိသည်။ laser beam ကို core part နှင့် ring part တို့ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး အလယ်ဗဟို core part ရှိ laser သည် keyhole (laser energy ၏ 60%) ကို ထုတ်ပေးပြီး ring part ရှိ laser သည် ပုံ (ခ) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း အပူချိန်ဖြန့်ဖြူးမှုကောင်းမွန်ခြင်း (laser energy ၏ 40%) ကို သေချာစေသည်။ collimator နှင့် focusing lens ၏ focal length များမှာ အသီးသီး 138 mm နှင့် 450 mm ဖြစ်သည်။ ဂဟေဆော်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း Phantom V1840 မြန်နှုန်းမြင့်ကင်မရာနှင့် Cavilux မြင့်မားသောကြိမ်နှုန်းအလင်းရင်းမြစ်ကို အသုံးပြု၍ ဂဟေဆော်ခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ကို အချိန်နှင့်တပြေးညီ စောင့်ကြည့်ခဲ့ပြီး 5000 fps ဖြင့် ရိုက်ကူးမှုအမြန်နှုန်းနှင့် 1 μs exposure time ဖြင့် စောင့်ကြည့်ခဲ့သည်။ ဤလေ့လာမှုတွင် စက်ဝိုင်းရောင်ခြည်တုန်ခါမှုလမ်းကြောင်း၊ လေဆာရွေ့လျားမှုလမ်းကြောင်းနှင့် လက်ငင်းအလျင်တို့ကို ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း သတ်မှတ်ထားသည်။
၄။ ရလဒ်များနှင့် ဆွေးနွေးချက်
၄.၁ ဂဟေဆက်ပုံသဏ္ဍာန် လက္ခဏာများ မတူညီသော လေဆာလှိုင်းတွန့်ပုံစံများအောက်တွင် ဂဟေဆက်မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ကို ပုံတွင်ပြထားသည်။ ရလဒ်များအရ ရိုးရာဖြောင့်မျဉ်းဂဟေဆက်ခြင်း၏ ဂဟေဆက်မျက်နှာပြင်သည် ကြမ်းတမ်းသည် (ကြမ်းတမ်းမှု 78.01 μm)၊ ဂဟေဆက်လှိုင်းတွန့်များ၏ အဆက်အစပ်ညံ့ဖျင်းခြင်းနှင့် ဂဟေပျံ့နှံ့မှုမလုံလောက်ကြောင်း ပြသထားသည်။ ဂဟေဆက်ဖွဲ့စည်းမှုမလုံလောက်ခြင်း၊ ပြင်းထန်သော ပက်ဖျန်းမှုနှင့် အောက်ဖြတ်တောက်မှုတို့ကိုလည်း တွေ့ရှိရသည်။ ပက်ဖျန်းမှုပမာဏနှင့် ကြိမ်နှုန်းတိုးလာခြင်းနှင့်အတူ ဂဟေဆက်မျက်နှာပြင်သည် သိပ်သည်းပြီး ညီညာသောငါးအကြေးခွံများကို ဖြစ်ပေါ်စေပါသည်။ 0.5 mm၊ 1 mm နှင့် 2 mm လှိုင်းတွန့်ပမာဏရှိသော ဂဟေဆက်များ၏ မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှုသည် အသီးသီး 80.71 μm၊ 49.63 μm နှင့် 31.12 μm ဖြစ်သည်။ ပက်ဖျန်းမှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော မမှန်မှုများ သို့မဟုတ် ထွက်နေသည့်အရာများ မရှိပါ။ ရလဒ်များအရ လှိုင်းတွန့်ကြိမ်နှုန်းမြင့်မားခြင်းသည် ပိုမိုပုံမှန်ဖြစ်သော အရည်ပျော်ကန်စီးဆင်းမှု၊ လေဆာရောင်ခြည်၏ ပိုမိုအားကောင်းသော မွှေနှောက်အကျိုးသက်ရောက်မှုနှင့် ပိုမိုစံပြဂဟေဆက်မျက်နှာပြင်ကို ဖြစ်ပေါ်စေကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ အခြေခံအားဖြင့် လေဆာဂဟေဆက်၏ပုံသဏ္ဍာန်သည် လေဆာရောင်ခြည်၏ ရွေ့လျားမှုနှင့် ဆက်စပ်နေသည်။ ဂဟေဆော်နေစဉ်အတွင်း၊ oscillation amplitude နှင့် frequency ပြောင်းလဲမှုများသည် ဂဟေဆော်အမြန်နှုန်းကို ပြောင်းလဲစေပြီး လေဆာ၏ linear energy density နှင့် total heat input ကို ထိခိုက်စေပါသည်။ ဂဟေ၏ cross-sectional morphology သည် “goblet” ပုံသဏ္ဍာန်ရှိပြီး အပိုင်းနှစ်ပိုင်းပါဝင်သည်- အောက်ပိုင်းသည် “stem” ဖြစ်ပြီး အပေါ်ပိုင်းသည် “bowl” ဖြစ်သည်။ ထိုးဖောက်နိုင်မှုအနက်နှင့် “stem” ကို အသီးသီး H1 နှင့် H2 အဖြစ် သတ်မှတ်ထားပြီး ဂဟေ (“bowl”) နှင့် “stem” ၏ အကျယ်ကို အသီးသီး W1 နှင့် W2 အဖြစ် သတ်မှတ်ထားသည်။ ဂဟေအကျယ် W1 နှင့် W2 နှစ်ခုစလုံးသည် oscillation amplitude တိုးလာသည်နှင့်အမျှ တစ်ပြိုင်နက်တည်း တိုးလာပြီး ဂဟေ morphology သည် “goblet” ပုံသဏ္ဍာန်မှ “လခြမ်း” ပုံသဏ္ဍာန်သို့ တဖြည်းဖြည်းပြောင်းလဲသွားသည်။ အမြင့်ဆုံးလေဆာစွမ်းအင်သိပ်သည်းဆသည် trajectory overlap တွင်ပေါ်လာသည်။ ပုံများ (ခ၊ ဃ) နှင့် (ဂ၊ င) ကို နှိုင်းယှဉ်ကြည့်လျှင် scanning frequency တိုးလာခြင်းသည် scanning path တစ်လျှောက် trajectory overlap area ကို တိုးလာစေပြီး လေဆာစွမ်းအင်ဖြန့်ဖြူးမှုကို ပိုမိုတသမတ်တည်းဖြစ်စေသည်ကို မြင်နိုင်သည်။ သို့သော် အမြင့်ဆုံးစွမ်းအင်သိပ်သည်းဆ လျော့ကျခြင်းသည် weld depth ကို လျော့ကျစေမည်ဖြစ်သည်။
၄.၂ အရည်ပျော်ကန်အပြုအမူ အရည်ပျော်ကန်အပြုအမူအပေါ် စကင်န်ဖတ်လမ်းကြောင်း၏ သြဇာလွှမ်းမိုးမှုကို ရှင်းလင်းစေရန်အတွက်၊ အရည်ပျော်ကန်နှင့် သော့ပေါက်၏ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်ကို လေ့လာရန် မြန်နှုန်းမြင့်ကင်မရာစနစ်ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ပုံ (က) သည် ဖြောင့်တန်းသောလမ်းကြောင်းအောက်ရှိ အရည်ပျော်ကန်၏ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်ကို ပြသထားသည်။ ပုံများ (bf) သည် မတူညီသော တုန်ခါမှုကန့်သတ်ချက်များအောက်ရှိ အရည်ပျော်ကန်၏ ဆင့်ကဲဖြစ်စဉ်ပုံများဖြစ်သည်။ တုန်ခါမှုကြိမ်နှုန်းနှင့် amplitude တိုးလာသည်နှင့်အမျှ အရည်ပျော်ကန်၏ နောက်ဘက်သည် အရည်ပျော်ကန်အကျယ် ကျယ်ပြန့်လာခြင်းကြောင့် ပိုမိုဝိုင်းလာသည်။ အရည်ပျော်ကန်၏ အရှည်တိုးလာသည်နှင့်အမျှ သော့ပေါက်ပေါက်ကွဲမှုကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော မျက်နှာပြင်အတက်အကျသည် နောက်ပြန်ပျံ့နှံ့သွားစဉ် လျော့နည်းသွားသည်။ ထို့ကြောင့် အရည်ပျော်သတ္တုသည် အရည်ပျော်ကန်၏ နောက်ဘက်အဆုံးတွင် ချောမွေ့စွာနှင့် မှန်မှန်မာကျောသွားပြီး တစ်ပြေးညီနှင့် သိပ်သည်းသော ဂဟေဆက်ငါးအကြေးခွံများကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ပုံတွင် အရည်ပျော်ကန်၏ မြန်နှုန်းမြင့် ဓာတ်ပုံပုံရိပ်များမှ ရရှိသော လေဆာဂဟေဆက်ခြင်းအတွင်း သော့ပေါက်အပေါက်ဧရိယာ၏ ပြောင်းလဲမှုပြောင်းလဲမှုကို ပြသထားသည်။ ပုံ (က) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ဖြောင့်တန်းသောဂဟေဆက်ခြင်းအတွင်း သော့ပေါက်အပေါက်အရွယ်အစားသည် ထင်ရှားသော အတက်အကျများကို ပြသသည်။ သော့ပေါက်ပိတ်ခြင်း (၀ မီလီမီတာ²) ၏ ပျမ်းမျှသော့ပေါက်ဖွင့်ဧရိယာ ၀.၄၇ မီလီမီတာ² ဖြင့် ဖြစ်ရပ်များစွာကို တွေ့ရှိခဲ့ရသည်။ တုန်ခါမှု amplitude တိုးလာခြင်းသည် အတက်အကျများကိုလည်း လျှော့ချပေးပြီး တည်ငြိမ်မှုကို တိုးတက်စေနိုင်သည်။ ၎င်းမှာ တုန်ခါနေသော ဂဟေဆက်ခြင်းတွင် စွမ်းအင်အချိုးအစား ပိုမိုများပြားစွာကို နှစ်ဖက်စလုံးသို့ ဖြန့်ဝေပေးသောကြောင့်ဖြစ်သည်။ ထို့ကြောင့် သော့ပေါက်ပေါ်ရှိ ထွက်ပေါက်သည် ကျယ်ပြန့်လာပြီး တုန်ခါမှု amplitude တိုးလာကာ ပွင့်ဧရိယာကို တိုးစေသည်။ amplitude တိုးလာခြင်းသည် လေဆာရောင်ခြည်၏ မွှေနှောက်မှုအကွာအဝေးကို ကျယ်ပြန့်စေပြီး သော့ပေါက်၏ ပုံမှန်လှုပ်ရှားမှု၏ အချင်းဝက်ကို ကျယ်ပြန့်စေသည်။ အရည်ပျော်နေသော သတ္တု၏ viscosity နှင့် သော့ပေါက်နံရံအနီးတွင် လုပ်ဆောင်သော hydrodynamic pressure ကြောင့် သော့ပေါက်ဖွင့်အနီးရှိ ဂဟေဆက်ထားသော အရည်ပျော်ကန်တွင် eddy current ရွေ့လျားမှု ဖြစ်ပေါ်သည်။ သော့ပေါက်ဖွင့်ဧရိယာ ကျယ်ပြန့်လာခြင်းသည် ၎င်း၏တည်ငြိမ်မှုကို မြှင့်တင်ပေးပြီး ပူဖောင်းများဖွဲ့စည်းခြင်းကို ရှောင်ရှားကာ porosity ကို သိသိသာသာ တားဆီးပေးသည်။
၄.၃ အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖွဲ့စည်းပုံ ပုံတွင် မတူညီသော oscillation frequencies နှင့် amplitudes များအောက်တွင် weld cross-section ၏ EBSD morphology ကိုပြသထားသည်။ laser weld ၏ fusion line အနီးတွင် columnar dendrite grains များသည် weld center သို့ ကြီးထွားလာသည်။ ပုံ (က) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ "bowl" နှင့် "stem" ဒေသများအကြားတွင် columnar grain distribution တွင် သိသာထင်ရှားသော ကွာခြားချက်များကို တွေ့ရှိနိုင်သည်။ columnar grains များကို "bowl" wall တစ်လျှောက် U-shape ဖြင့် ဖြန့်ဝေထားပြီး "stem" ဒေသတွင် columnar grains များကို fusion line တစ်လျှောက် U-shape ဖြင့် ဖြန့်ဝေထားသည်။ weld solidification အတွင်း fusion zone ရှိ တစ်စိတ်တစ်ပိုင်း solidified grains များသည် solidification front အတွက် nucleation sites များအဖြစ် လုပ်ဆောင်ပြီး အမြင့်ဆုံး temperature gradient ၏ ဦးတည်ရာတစ်လျှောက် molten pool boundary နှင့် ထောင့်မှန်ကျစွာ ကြီးထွားလာသည်။ ဤဖြစ်စဉ်သည် laser ၏ high power density သည် welding pool အတွင်းရှိ အပူလွန်ကဲခြင်းကို ဖြစ်စေသောကြောင့်ဖြစ်သည်။ thermal gradient G မြင့်မားခြင်းနှင့် အလယ်အလတ် growth rate R သည် G/R ကို microstructure transformation အတွက် threshold ထက် ပိုမိုကြီးမားစေပြီး columnar grains များဖွဲ့စည်းခြင်းကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ဂဟေဆက်ဗဟိုတွင် အပူချိန် gradient G လျော့ကျလာပြီး G/R အချိုးသည် microstructure transformation threshold အောက်သို့ တဖြည်းဖြည်းကျဆင်းကာ equiaxed grains သို့ ကူးပြောင်းသွားသည်။ Equiaxed grains များသည် “bowl” နှင့် “stem” နှစ်ခုလုံး၏ အလယ်ဗဟိုတွင် တည်ရှိသည်။ ဂဟေဆက်၏ “stem” သည် ကျဉ်းမြောင်းပြီး အခြေခံပစ္စည်းနှင့် နီးကပ်သောကြောင့် အအေးခံစဉ်အတွင်း “bowl” ဒေသမတိုင်မီ လုံးဝအစိုင်အခဲဖြစ်သွားသည်။ အစိုင်အခဲ “stem” အစိတ်အပိုင်းသည် “bowl” ၏အောက်ခြေရှိ nucleation site အဖြစ် လုပ်ဆောင်ပြီး columnar grains များ၏ အပေါ်သို့ကြီးထွားမှုကို မြှင့်တင်ပေးသည်။ ပုံတွင် straight-line နှင့် oscillating welding လုပ်ငန်းစဉ်များကို ပြသထားသည်။ laser oscillating welding တွင် laser beam position ၏ စဉ်ဆက်မပြတ်ပြောင်းလဲခြင်းသည် intermediate molten pool ၏အရှည်ကို တိုးစေပြီး၊ အစိုင်အခဲဖြစ်နေသောသတ္တုကို ပြန်လည်အရည်ပျော်စေပြီး grain growth rate r ကို လျော့ကျစေကြောင်း ပြသထားသည်။ ၎င်းသည် အောက်ဘက် equiaxed grain zone တွင် G/R လျော့ကျစေနိုင်သည်။
၄.၄ အပေါက်များ ပျံ့နှံ့မှု ဂဟေဆက်ခြင်း၏ ပြည့်စုံသောစစ်ဆေးမှုကို ပြုလုပ်ရန်အတွက် သုံးဖက်မြင် X-ray tomography ကို အသုံးပြုခဲ့ပြီး ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ဂဟေဆက်ရှိ အပေါက်များ၏ သုံးဖက်မြင် ဖြန့်ဖြူးမှုကို ရရှိခဲ့သည်။ အပေါက်များ စုစုပေါင်း ထုထည်ကို ဂဟေဆက်၏ စုစုပေါင်း ထုထည်ဖြင့် စားခြင်းဖြင့် တွက်ချက်သည်။ ဖြောင့်တန်းသော laser oscillating welds များနှင့် circular laser oscillating welds များ၏ အပေါက်ပုံသဏ္ဍာန်နှင့် ဖြန့်ဖြူးမှုကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်းဖြင့် ဖြောင့်တန်းသော laser oscillating welds များတွင် အပေါက်များ ပိုမိုများပြားပြီး ၂.၄၉% ရှိပြီး ၎င်းသည် circular welds ထက် သိသိသာသာ မြင့်မားသည်။လေဆာ လှိမ့်ဝင်သော ဂဟေဆက်ခြင်းပုံများ (ခ၊ ဂ) နှင့် (ဃ၊ င) ကို နှိုင်းယှဉ်ကြည့်ခြင်းအားဖြင့်၊ oscillation frequency တိုးလာခြင်းသည် pores ဖွဲ့စည်းမှုကို ဟန့်တားရာတွင် အထောက်အကူပြုကြောင်း မြင်နိုင်သည်။ ပုံများ (ခ၊ ဃ) နှင့် (ဂ၊ င) ကို နှိုင်းယှဉ်ကြည့်လျှင် oscillation amplitude တိုးလာခြင်းသည် pore ဖွဲ့စည်းမှုကို ဟန့်တားရာတွင် အရေးပါသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ကြောင်း မြင်နိုင်သည်။ oscillation amplitude ကို 2 မီလီမီတာအထိ ထပ်မံတိုးမြှင့်လိုက်သောအခါ (ပုံ (စ)) porosity သည် 0.22% အထိ ထပ်မံလျော့ကျသွားပြီး သေးငယ်သော pores များနှင့် သေးငယ်သော pores များသာ ကျန်ရှိတော့သည်။ ပုံတွင် pore area အရွယ်အစားအပေါ် အခြေခံ၍ porosity ကို ကိုယ်စားပြုသည့် weld centerline မှ မတူညီသော အကွာအဝေးများတွင် pore area ဖြန့်ဖြူးမှုကို ဖော်ပြထားသည်။ straight-line welding အတွက်၊ pore area ကို weld centerline တစ်လျှောက်တွင် ညီညာစွာ ဖြန့်ဝေထားပြီး weld centerline မှ အကွာအဝေး တိုးလာသည်နှင့်အမျှ တဖြည်းဖြည်း လျော့နည်းသွားသည်။ ရလဒ်များအရ keyhole မှ လှုံ့ဆော်ပေးသော pores များသည် weld centerline ရှိ molten pool ၏ 后壁 နောက်ကွယ်တွင် အဓိက စုစည်းနေကြောင်း ပြသသည်။ laser oscillating welding အတွက်၊ pore distribution ၏ ညီညာမှုသည် အားနည်းလာသည်။ ပုံတွင် ဂဟေမျက်နှာပြင်မှ အကွာအဝေးအမျိုးမျိုးရှိ အပေါက်ဧရိယာကို ပြသထားပြီး အနီရောင်မျဉ်းသည် “ပန်းကန်” နှင့် “ပင်စည်” ဒေသများအကြား နယ်နိမိတ်ကို ကိုယ်စားပြုသည်။ dominant large pores (ပုံများ (ac)) တွင်၊ နယ်နိမိတ်အထက်ရှိ အပေါက်ဧရိယာသည် 85% ထက်ပိုသည်။ ၎င်းမှာ ရှည်လျားသော itudinal နယ်နိမိတ်ရှိ contour transition သည် weld pool တွင် ပူဖောင်းများကို ပိတ်မိစေနိုင်ပြီး ပိတ်မိနေသော ပူဖောင်းများသည် buoyancy ၏ လွှမ်းမိုးမှုအောက်တွင် အပေါ်သို့ ရွေ့လျားလေ့ရှိသောကြောင့်ဖြစ်သည်။ dominant small pores (ပုံများ (df)) တွင်၊ အပေါက်များသည် နယ်နိမိတ်မျဉ်းအောက် 0.5 မီလီမီတာအတွင်း ဧရိယာတွင် စုစည်းထားသည်။ အအေးခံချိန်တိုတောင်းခြင်းနှင့် အပေါ်သို့ ရွေ့လျားမှုနည်းပါးခြင်းသည် ဤဖြစ်စဉ်အတွက် အကြောင်းရင်းများ ဖြစ်နိုင်သည်။
၅ နိဂုံးချုပ်ချက်များ
(1) မတူညီသော လေဆာ တုန်ခါမှု မုဒ်များသည် ဂဟေဆက် မျက်နှာပြင်အပေါ် သိသာထင်ရှားသော အကျိုးသက်ရောက်မှုများ ရှိသည်။ မြင့်မားသော amplitude နှင့် frequency သည် မျက်နှာပြင် အရည်အသွေးကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေနိုင်သော်လည်း၊ အလွန်အကျွံ တုန်ခါမှု ကန့်သတ်ချက်များသည် ကြမ်းတမ်းမှုကို တိုးမြင့်စေပြီး ခွက်နေသော ချို့ယွင်းချက်များကို ဖြစ်စေနိုင်သည်။
(၂) ဂဟေဆက်ပုံသဏ္ဍာန်ကို အဓိကအားဖြင့် လေဆာ တုန်ခါမှု ကန့်သတ်ချက်များဖြင့် ဆုံးဖြတ်ပြီး ဂဟေဆက်အမြန်နှုန်း၊ စွမ်းအင်ဖြန့်ဖြူးမှုနှင့် စုစုပေါင်းအပူထည့်သွင်းမှုတို့ကို သက်ရောက်မှုရှိသည်။ တုန်ခါမှု ပမာဏ တိုးလာသည်နှင့်အမျှ ဂဟေဆက်ပုံသဏ္ဍာန်သည် “ခွက်” မှ “လခြမ်း” သို့ ပြောင်းလဲသွားကာ ရှုထောင့်အချိုး လျော့ကျသွားသည်။
(၃) တုန်ခါမှုပမာဏနှင့် ကြိမ်နှုန်းတိုးလာသည်နှင့်အမျှ အရည်ပျော်ကန်သည် ပိုကျယ်လာပြီး နောက်ဘက်သည် လုံးဝန်းလာသည်။ တုန်ခါမှုအကျိုးသက်ရောက်မှုသည် အရည်ပျော်ကန်၏ အရှည်ကို တိုးစေပြီး ၎င်းသည် ပူဖောင်းများ ထွက်လာခြင်းနှင့် တစ်ပြေးညီ မာကျောခြင်းအတွက် အကျိုးပြုသည်။ ဖြောင့်ဖြောင့်တန်းတန်း ဂဟေဆက်ခြင်းအတွင်း သော့ပေါက်ဖွင့်ဧရိယာသည် အတက်အကျရှိသည်။ နှိုင်းယှဉ်ချက်အားဖြင့် ဤအတက်အကျကို လျှော့ချနိုင်ပြီး ဂဟေဆက်ခြင်းတည်ငြိမ်မှုကို တိုးတက်စေသည်။
(၄) တုန်ခါမှုပမာဏနှင့် ကြိမ်နှုန်းတိုးမြှင့်ခြင်းသည် အပူပြောင်းလဲမှုနှင့် ကြီးထွားမှုနှုန်း နှစ်မျိုးလုံးကို လျော့ကျစေပြီး ၎င်းသည် အမှုန်အရွယ်အစားကြီးများဖွဲ့စည်းခြင်းအတွက် အကျိုးရှိသည်။ သို့သော် လေဆာမွှေသည့်အကျိုးသက်ရောက်မှုသည် အမှုန်အရွယ်အစားကို သန့်စင်ခြင်းနှင့် အသွင်အပြင်အစွမ်းသတ္တိကို တိုးတက်ကောင်းမွန်စေရန် အထောက်အကူပြုသည်။ မတူညီသော လေဆာကန့်သတ်ချက်များအောက်တွင်၊ ဂဟေဆက်မာကျောမှုသည် အခြေခံပစ္စည်းထက် အနည်းငယ်နိမ့်ကျပြီး မဂ္ဂနီဆီယမ်၏ အငွေ့ပျံဆုံးရှုံးမှုကြောင့် ဖြစ်နိုင်သည်။
(၅) သုံးဖက်မြင် X-ray tomography အရ straight-line welding သည် oscillating welding ထက် porosity ပိုများပြီး (၂.၄၉%) ပိုကြီးကြောင်း ပြသထားသည်။ oscillation parameters များ တိုးမြှင့်ခြင်းဖြင့် porosity ကို သိသိသာသာ လျှော့ချနိုင်ပြီး amplitude သည် ၂ မီလီမီတာဖြစ်သောအခါ ၀.၂၂% အထိပင် ရောက်ရှိနိုင်သည်။ pore area distribution သည် oscillation နှင့်အတူ ရွေ့လျားသွားသည်- အရည်ပျော်နေသော pool ၏နောက်ကွယ်တွင် pores ကြီးများသည် စုပုံလာပြီး pores ငယ်များသည် ပိုမိုကောင်းမွန်သော symmetry ရှိသည်။ pores ကြီးများကို အဓိကအားဖြင့် "bowl" နှင့် "stem" ဒေသများကြားရှိ နယ်နိမိတ်အထက်တွင် ဖြန့်ဝေထားပြီး pores ငယ်များကို နယ်နိမိတ်အောက်တွင် စုစည်းထားသည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ သြဂုတ်လ ၁၄ ရက်
