Tekonolosi fa'apipi'i laser, ona o lona maualuga o le malosi, maualalo le vevela e ulufale mai ma uiga e le fesootaʻi, ua avea ma se tasi o faiga autu i le gaosiga saʻo faʻaonaponei. Peitaʻi, o faʻafitauli e pei o le oxidation, porosity ma le mu o elemene e mafua mai i le fesootaʻi o le vaituloto ua liusuavai ma le ea i le taimi o le uelo e matua faʻatapulaʻaina ai meatotino faʻainisinia ma le umi o le tautua o le uelo. I le avea ai ma auala autu mo le puleaina o le siosiomaga uelo, o le filifilia o le ituaiga, le saoasaoa o le tafe ma le auala e agi ai le kesi puipuia e manaʻomia ona faʻapipiʻi faʻatasi ma uiga o meafaitino (e pei o le gaioiga faʻakemikolo, faʻavevela) ma le mafiafia o le ipu.
Ituaiga o kasa puipuia
O le galuega autū o kasa puipuia o loʻo taoto i le vavaeeseina o le okesene, faʻatonutonuina o le amio a le vaituloto ua liusuavai, ma faʻaleleia atili le lelei o le faʻapipiʻiina o le malosi. E faʻavae i luga o latou meatotino faʻakemikolo, e mafai ona vaevaeina kasa puipuia i ni kasa le tumau (argon, helium) ma kasa gaoioi (naitorosene, kaponi taiokesaita). O kasa le tumau e maualuga le mautu faʻakemikolo ma e mafai ona puipuia lelei le faʻamaʻaina o le vaituloto ua liusuavai, ae o latou eseesega taua i meatotino faaletino faʻavevela e matua aʻafia ai le aafiaga o le uelo. Mo se faʻataʻitaʻiga, o le argon (Ar) e maualuga lona mafiafia (1.784 kg/m³) ma e mafai ona fausia se ufiufi mautu, ae o lona maualalo o le faʻavevela (0.0177 W/m·K) e mafua ai ona faʻagesegese le malulu o le vaituloto ua liusuavai ma e papaʻu le ulu o le uelo. I se faʻatusatusaga, o le helium (He) e valu taimi le maualuga o le faʻavevela (0.1513 W/m·K) nai lo le argon ma e mafai ona faʻavavevaveina le malulu o le vaituloto ua liusuavai ma faʻateleina le ulu o le uelo, ae o lona maualalo o le mafiafia (0.1785 kg/m³) e faigofie ai ona sola ese, e manaʻomia ai se fua faʻatatau maualuga e faʻatumauina ai le aafiaga puipuia. E mafai e kasa gaioi e pei o le nitrogen (N₂) ona faʻaleleia atili le malosi o le uelo e ala i le faʻamalosia o le vailaʻau mautu i nisi o tulaga, ae o le faʻaaogaina tele e mafai ona mafua ai le porosity poʻo le faʻaputuina o vaega maaleale. Mo se faʻataʻitaʻiga, pe a ueloina le uʻamea e le gaoia, o le sosolo o le nitrogen i totonu o le vaituloto ua liusuavai e ono faʻalavelaveina ai le paleni o le vaega ferrite/austenite, ma iʻu ai ina faʻaitiitia le teteʻe atu i le ele.
Ata 1. Fa'avevela leisa o le u'amea e le gaoia 304L (pito i luga): Puipui kesi Ar; (pito i lalo): Puipui kesi N2
Mai le vaaiga o le faiga o le faagasologa, o le malosi maualuga o le ionization o le helium (24.6 eV) e mafai ona taofia ai le aafiaga o le puipuiga o le plasma ma faʻaleleia atili ai le mitiia o le malosiaga o le laser, ma faʻateleina ai le loloto o le ulufale atu. I le taimi nei, o le malosi maualalo o le ionization o le argon (15.8 eV) e faigofie ona faʻatupuina ai ao plasma, lea e manaʻomia ai le defocusing poʻo le pulse modulation e faʻaitiitia ai le faʻalavelave. E le gata i lea, o le tali atu o vailaʻau i le va o kasa gaioi ma le vaituloto ua liusuavai (e pei o le tali atu o le nitrogen ma le Cr i le uʻamea) e ono suia ai le tuufaatasiga o le uelo, ma e manaʻomia ai le filifilia ma le faʻaeteete e faʻavae i luga o meatotino o meafaitino.
Faʻataʻitaʻiga o le faʻaaogaina o meafaitino:
• Uamea: I le fa'avevela o le u'amea manifinifi (<3 mm), e mafai e le argon ona fa'amautinoa le mae'a o le fa'auma o le fogā'ele'ele, fa'atasi ai ma le mafiafia o le vaega o le oxide e na'o le 0.5 μm mo se so'oga fa'avevela o le u'amea maualalo-kalaponi e 1.5 mm; mo u'amea mafiafia (>10 mm), e mana'omia ona fa'aopoopo sina vaega o le helium (He) e fa'ateleina ai le loloto o le fa'aosoina.
• Uamea e le gaoia: E mafai e le puipuiga o le Argon ona puipuia le leiloa o le elemene Cr, faatasi ai ma le aofaʻi o le Cr e 18.2% i totonu o se soʻoga uʻamea e le gaoia 304 e 3 mm le mafiafia e latalata i le 18.5% o le uʻamea faavae; mo le uʻamea e le gaoia duplex, e manaʻomia se paluga Ar-N₂ (N₂ ≤ 5%) e paleni ai le fua faatatau. Ua faaalia e suʻesuʻega pe a faʻaaogaina se paluga Ar-2% N₂ mo le uʻamea e le gaoia duplex 2205 e 8 mm le mafiafia, o le fua faatatau o le ferrite/austenite e mautu i le 48:52, faatasi ai ma le malosi o le tensile e 780 MPa, lea e sili atu nai lo le puipuiga mama o le argon (720 MPa).
• U'amea alumini: Ipu manifinifi (<3 mm): O le maualuga o le atagia mai o u'amea alumini e mafua ai le maualalo o le fua faatatau o le mitiia o le malosi, ma o le helium, faatasi ai ma lona malosi maualuga o le ionization (24.6 eV), e mafai ona fa'amautu le plasma. Ua fa'aalia e su'esu'ega a puipuia le u'amea alumini 6061 e 2 mm le mafiafia e le helium, e o'o atu le loloto o le ulufale i le 1.8 mm, e fa'ateleina i le 25% pe a fa'atusatusa i le argon, ma e maualalo ifo le fua faatatau o le porosity i le 1%. Mo ipu mafiafia (>5 mm): O ipu mafiafia o le u'amea alumini e mana'omia ai le tele o le malosi e ulufale mai ai, ma o le paluga helium-argon (He:Ar = 3:1) e mafai ona paleni le loloto o le ulufale ma le tau. Mo se fa'ata'ita'iga, pe a fa'apipi'i ipu 5083 e 8 mm le mafiafia, e o'o atu le loloto o le ulufale i le 6.2 mm i lalo o le puipuiga o kasa fefiloi, e fa'ateleina i le 35% pe a fa'atusatusa i le kasa argon mama, ma e fa'aitiitia le tau o le fa'apipi'iina i le 20%.
Manatua: O le uluaʻi tusitusiga o loʻo i ai ni mea sese ma ni feeseeseaʻiga. O le faaliliuga o loʻo tuʻuina atu e faʻavae i luga o le faʻaliliuga ua faʻasaʻoina ma ogatasi o le tusitusiga.
O le faatosinaga o le fua faatatau o le tafe o le kesi argon
O le saoasaoa o le tafe o le kesi argon e aʻafia saʻo ai le gafatia o le ufiufi o le kesi ma le faʻagaioiga o le vai o le vai ua liusuavai. A le lava le saoasaoa o le tafe, e le mafai e le vaega kesi ona vavaeʻeseina atoa le ea, ma e faigofie ona faʻaleagaina le pito o le vai ua liusuavai ma fausia ai pu o le kesi; a maualuga tele le saoasaoa o le tafe, e ono mafua ai le vevesi, lea e mafai ona fufuluina ai le fogāeleele o le vai ua liusuavai ma mafua ai le faʻaitiitia o le uelo poʻo le pisipisia. E tusa ai ma le numera Reynolds o le fluid mechanics (Re = ρvD/μ), o le faʻateleina o le saoasaoa o le tafe o le a faʻateleina ai le saoasaoa o le tafe o le kesi. A > 2300 le Re, e liua le tafe laminar i le tafe turbulent, lea o le a faʻaleagaina ai le mautu o le vai ua liusuavai. O le mea lea, o le fuafuaina o le saoasaoa o le tafe taua e manaʻomia ona iloiloina e ala i faʻataʻitaʻiga poʻo faʻataʻitaʻiga numera (e pei o le CFD).
Ata 2. Aafiaga o Eseesega o le Tafe o le Kesi i le So'oga Uelo
E tatau ona fetu'una'i le fa'aleleia atili o le tafe fa'atasi ai ma le fa'avevela o meafaitino ma le mafiafia o le laulau:
• Mo u'amea ma u'amea e le gaoia: Mo u'amea manifinifi (1-2 mm), e sili atu le tafe o le 10-15 L/min. Mo u'amea mafiafia (>6 mm), e tatau ona fa'ateleina i le 18-22 L/min e taofia ai le fa'a'ele'eleina o le si'usi'u. Mo se fa'ata'ita'iga, pe a 20 L/min le tafe o le u'amea e le gaoia 316L e 6 mm le mafiafia, e fa'aleleia atili ai le tutusa o le ma'a'a o le HAZ i le 30%.
• Mo le u'amea alumini: O le maualuga o le fa'avevela e mana'omia ai se fua fa'atatau maualuga e tafe ai ina ia fa'alauteleina ai le taimi e puipuia ai. Mo le u'amea alumini 7075 e 3 mm le mafiafia, o le fua fa'atatau o le porosity e maualalo (0.3%) pe a 25-30 L/min le fua fa'atatau o le tafe. Peita'i, mo papatusi mafiafia tele (>10 mm), e tatau ona tu'ufa'atasia ma le composite blowing ina ia 'alofia ai le turbulence.
O le aafiaga o le faiga o le agi o le kesi
O le faiga o le blowing gas e aʻafia saʻo ai le mamanu o le tafe o le vaituloto ua liusuavai ma le aafiaga o le taofiofia o mea sese e ala i le puleaina o le itu ma le tufatufaina o le tafe o le kesi. O le faiga o le blowing gas e faʻatonutonuina ai le tafe o le vaituloto ua liusuavai e ala i le suia o le gradient o le tension o le fogaeleele ma le tafe o le Marangoni (Marangoni flow). O le blowing sideways e mafai ona faʻaosofia ai le vaituloto ua liusuavai e tafe i se itu patino, e faʻaitiitia ai pu ma le aofia ai o le slag; o le composite blowing e mafai ona faʻaleleia atili ai le tutusa o le fausiaina o le weld e ala i le paleniina o le tufatufaina o le malosi e ala i le tafe o le kesi i itu eseese.
O auala autū o le fa'a'a'aina e aofia ai:
• Coaxial blowing: O le tafe o le kesi e fa'asalalau fa'atasi ma le ave o le laser, e ufiufi tutusa ai le vai ua liusuavai, e talafeagai mo le fa'avevela vave. O lona lelei o le maualuga o le mautu o le fa'agasologa, ae o le tafe o le kesi e ono fa'alavelave i le taula'i o le laser. Mo se fa'ata'ita'iga, pe a fa'aogaina le coaxial blowing i luga o le pepa u'amea u'amea (1.2 mm), e mafai ona fa'ateleina le saoasaoa o le fa'avevela i le 40 mm/s, ma o le fua faatatau o le pisipisia e itiiti ifo i le 0.1.
• Agi i autafa: E fa'aofi mai le tafe o le kesi mai le itu o le vaituloto ua liusuavai, lea e mafai ona fa'aaoga e aveese ai le plasma po'o mea leaga i lalo, e talafeagai mo le fa'avevela loloto. Mo se fa'ata'ita'iga, pe a agi i luga o le u'amea Q345 e 12 mm le mafiafia i le tulimanu e 30°, e fa'ateleina le fa'avevela i le 18%, ma e fa'aitiitia le fua faatatau o le porosity i lalo mai le 4% i le 0.8%.
• Composite blowing: O le tu'ufa'atasia o le coaxial ma le sideways blowing, e mafai ona taofia ai le fa'a'okesaita ma le fa'alavelaveina o le plasma i le taimi e tasi. Mo se fa'ata'ita'iga, mo le 3 mm le mafiafia o le 6061 alumini u'amea fa'atasi ai ma se mamanu fa'alua o le nozzle, e fa'aitiitia le fua faatatau o le porosity mai le 2.5% i le 0.4%, ma e o'o atu le malosi o le tensile i le 95% o le mea autu.
O le faatosinaga o le kesi puipuia i le tulaga lelei o le uelo e mafua mai i lona faatonutonuina o le fesiitaiga o le malosi, le thermodynamics o le vai ua liusuavai, ma tali atu o vailaʻau:
1. Fesiitaiga o le malosiaga: O le maualuga o le fa'avevela o le helium e fa'avavevave ai le fa'amālūlūina o le vaituloto ua liusuavai, ma fa'aitiitia ai le lautele o le sone ua a'afia i le vevela (HAZ); o le maualalo o le fa'avevela o le argon e fa'aumiumi ai le taimi e ola ai le vaituloto ua liusuavai, lea e aoga mo le fausiaina o luga o papatusi manifinifi.
2. Mausali o le vaitaele ua liusuavai: O le tafe o le kesi e aʻafia ai le tafe o le vaitaele ua liusuavai e ala i le malosi o le sele, ma o le fua faatatau talafeagai o le tafe e mafai ona taofia ai le pisipisia; o le tele o le tafe o le a mafua ai le vortex, ma iu ai i faaletonu o le uelo.
3. Puipuiga fa'akemikolo: O kasa e le gaoioi e fa'aesea le okesene ma puipuia ai le fa'a'okeseneina o elemene fa'a'au'au (e pei o le Cr, Al); o kasa gaioi (e pei o le N₂) e suia ai uiga o le uelo e ala i le fa'amalosia o le vaila'au mautu po'o le fa'aputuina o mea fa'aputu, ae e mana'omia ona pulea lelei le malosi o le uelo.
Taimi na lafoina ai: Ape-09-2025
