Istraživanje tehnologije taljenja laserskog zavarivanja

Prikladno je koristiti kombinirani model izvora topline koji se sastoji od izvora topline rotirajućeg Gaussovog tijela i izvora topline dvostrukog elipsoidnog tijela za simulaciju stvaranja malih rupa u laserskom zavarivanju titanovih legura u dubokom taljenju, kao i polje brzine protoka zavareni rastaljeni bazen. Model izvora topline tijela može odražavati osnovni fizički proces procesa laserskog zavarivanja dubokim taljenjem, a također odražava karakteristike simulacije metode kontrolnog volumena.
U potpuno penetrirajućem procesu dubokog taljenja laserskog zavarivanja, promjer male rupe nije jako osjetljiv na snagu lasera, dok se kut nagiba male rupe vrlo značajno mijenja s povećanjem brzine laserskog zavarivanja. U uvjetima stalnog tlaka protoka zraka u maloj rupi, tlak površinske napetosti uzrokovan zakrivljenošću slobodne površine male rupe ima veliki odnos s brzinom zavarivanja. Povećanjem brzine zavarivanja postupno se smanjuje stabilnost male rupe.
Lasersko duboko taljenje zavarivanje rastaljenog bazena brzine protoka gornje površine za maksimum, Marangonijeva sila na površini rastaljenog bazena konvektivnog prijenosa topline igra dominantnu ulogu. Pod djelovanjem pomičnog izvora topline, Marangonijevo strujanje iz simetričnog oblika oko centra za grijanje lasera razvilo se u oblik punoglavca u smjeru duge osi bazena taline paralelnom sa smjerom zavarivanja. U širini bazena taline do širine bazena taline 1/2 kao polumjer brzine "virtualnog kruga", brzina protoka bazena taline je veća, u ovom 'virtualnom' krugu, brzina protoka tekućine bazena taline postupno opada. Unutar bazen za zavarivanje, brzina protoka tekućine je znatno niža od površine bazena, ali mnogo veća od vrijednosti brzine zavarivanja. Vrijednost brzine protoka tekućine na stražnjoj strani bazena taline veća je od vrijednosti brzina protoka metala unutar bazena taline.
Oblik i veličina bazena za zavarivanje imaju dobru korespondenciju s veličinom i položajem vrtloga brzine protoka bazena taline. Melt pool vortex je Marangoni tok i čvrsto-tekuće sučelje trzaja zajedničkog djelovanja rezultata, uzgon i gravitacija igraju samo pomoćnu ulogu. Postojanje vrtloga protoka tekućine rastaljene bazena uvelike je poboljšalo konvekcijski prijenos topline između visokotemperaturne metalne tekućine i hladne tekućine, što izravno utječe na veličinu oblika zavarene kupke.
Parametri pomoćnog protoka zraka za lasersko duboko taljenje zavarivanja s bočnim puhanjem jedan su od glavnih čimbenika za određivanje veličine zaštićenog područja bazena za zavarivanje i smanjenje protoka dima plazme iz erupcije male rupe. Povećanje brzine protoka u blizini struje dima plazme pogoduje konvektivnoj disipaciji topline, što zauzvrat povećava vjerojatnost spajanja pozitivnih i negativnih iona plazme, čime se olakšava poboljšanje kvalitete zavarivanja. Postoji velika razlika između polja protoka komponente gdje je struja pomoćnog plina helij i polja protoka gdje je struja pomoćnog plina ksenon. S gledišta veličine štićenog područja, zaštita plina je superiornija od zaštite plina.