Въведение
Широкото приложение на лазерно заваряване на алуминиеви сплави в промишленото производство доведе до значителни ползи за устойчивото развитие и социално-икономическия напредък, тъй като едновременно повишава якостта на заваръчния шев и намалява консумацията на енергия. Въпреки обещаващата перспектива за тези сплави, настоящите изследвания, специално насочени към намаляване на консумацията на енергия по време на процесите на лазерно заваряване, остават ограничени. Това проучване постига двойните цели за повишаване на здравината на съединението и намаляване на консумацията на енергия чрез включване на следи от въглеродни нанотръби в алуминиева сплав 2A12. Проучването дефинира "ефективност на заваряване", установява модел на потребление на енергия за лазерно заваряване на алуминиеви сплави и провежда сравнителен анализ между процеса на лазерно заваряване с добавяне на въглеродни нанотръби и стандартния процес на лазерно заваряване. Резултатите показват, че добавянето на следи от въглеродни нанотръби води до намаляване на консумацията на енергия от над 33% и увеличаване на якостта на съединението от 101 MPa. Освен това, в сравнение с други процеси на лазерно заваряване на алуминиеви сплави, докладвани в съществуващата литература, тази техника показва значителни енергоспестяващи предимства-. Тези подобрения на производителността се дължат на факта, че следите от въглеродни нанотръби увеличават скоростта на лазерно поглъщане на алуминиевата сплав, докато нанотръбите, оставащи във връзката, действат като подсилваща среда. Това проучване предлага нови прозрения и методологии за постигане на ниско{12}}въглеродно и високо-качествено заваряване на алуминиеви сплави.
Това проучване значително подобри енергийната ефективност на лазерното заваряване на алуминиеви сплави и намали консумацията на енергия при заваряване чрез добавяне на следи от въглеродни нанотръби. Първо, беше извършен сравнителен анализ между стандартния процес на лазерно заваряване и процеса на лазерно заваряване, включващ въглеродни нанотръби, въз основа на установени модели за консумация на енергия и ефективност на заваряване. Второ, процесът LC-3 беше сравнен с данни за консумация на лазерна енергия, докладвани в съответната литература. Едновременно с това механичните свойства-критичен показател за качеството на заваряване-бяха включени в рамката за оценка за всяко съединение. В крайна сметка беше изяснена вътрешната връзка между енергоспестяващите способности на процеса LC-3 и подобрената производителност на заварените съединения. Основните констатации са обобщени, както следва:
В сравнение със стандартния процес на лазерно заваряване, процесът на лазерно заваряване, включващ следи от въглеродни нанотръби (LC-3), демонстрира 33% увеличение на ефективността на заваряване и постига икономия на енергия от приблизително 33%. Освен това процесът LC-3 показа значителни предимства по отношение на намаляването на потреблението на материали.
В сравнение със съществуващите процеси, процесът LC-3 постигна най-високата ефективност на заваряване, достигайки 60 mm²/s·kW. За алуминиеви сплави с еквивалентна дебелина процесът LC-3 също демонстрира най-ниската консумация на лазерна енергия.
Превъзходните характеристики за-спестяване на енергия и висока-ефективност на процеса LC-3 произтичат основно от уникалните свойства за поглъщане на светлина на следите от въглеродни нанотръби. Чрез запълване на заваръчния шев тези нанотръби значително повишават степента на поглъщане на лазерната енергия от алуминиевата сплав, като по този начин минимизират загубата на лазерна енергия по време на началните етапи на процеса на заваряване.
