Výzkum technologie tavení laserového svařování

Je vhodné použít model kombinovaného zdroje tepla skládající se z rotačního zdroje tepla Gaussova tělesa a zdroje tepla dvojitého elipsoidního tělesa pro simulaci tvorby malých otvorů při laserovém hluboce tavném svařování titanových slitin a také pole rychlosti proudění svařovaná roztavená lázeň. Model zdroje tělesného tepla může odrážet základní fyzikální proces procesu laserového hlubokotavného svařování a také odráží simulační charakteristiky metody kontrolního objemu.
Při plně penetračním procesu laserového svařování hlubokotavením není průměr malého otvoru příliš citlivý na výkon laseru, zatímco úhel sklonu malého otvoru se velmi výrazně mění se zvýšením rychlosti laserového svařování. Za podmínek konstantního tlaku proudění vzduchu v malém otvoru má tlak povrchového napětí způsobený zakřivením volného povrchu malého otvoru velký vztah k rychlosti svařování. Se zvyšující se rychlostí svařování se postupně snižuje stabilita malých otvorů.
Laserové hluboce natavené svařování roztavené lázně průtoku horního povrchu pro maximální, Marangoniho síla na povrchu roztavené lázně konvekčního přenosu tepla hraje dominantní roli. Působením pohybujícího se zdroje tepla se Marangoniho tok ze symetrického tvaru kolem laserového ohřívacího centra vyvinul do tvaru pulce ve směru dlouhé osy lázně taveniny paralelně se směrem svařování. V hladině tavné lázně do šířky 1/2 jako poloměr rychlosti "virtuálního kruhu je průtok taveniny větší, v tomto 'virtuálním' kruhu se průtok tekutiny z tavné lázně postupně snižuje. svarová lázeň, rychlost proudění tekutiny je výrazně nižší než povrch lázně, ale mnohem větší než hodnota rychlosti svařování. Hodnota rychlosti proudění tekutiny na zadní straně lázně taveniny je větší než hodnota rychlosti proudění kov uvnitř tavenina.
Tvar a velikost svarové lázně dobře korespondují s velikostí a polohou víru rychlosti proudění lázně taveniny. Melt pool vír je Marangoni proudění a rozhraní pevná látka-kapalina zpětného rázu společného působení výsledků, vztlak a gravitace hrají pouze podpůrnou roli. Existence víru proudění kapaliny roztavené lázně výrazně zvýšila konvekční přenos tepla mezi vysokoteplotní kovovou kapalinou a studenou kapalinou, což přímo ovlivňuje velikost tvaru svarové lázně.
Parametry bočního foukání přídavného vzduchu laserového tavného svařování jsou jedním z hlavních faktorů pro určení velikosti chráněné oblasti svařovací lázně a snížení toku plazmového kouře z erupce malého otvoru. Zvýšení rychlosti proudění v blízkosti proudu plazmového kouře vede ke konvekčnímu odvodu tepla, což zase zvyšuje pravděpodobnost slučování mezi kladnými a zápornými ionty plazmy, čímž se usnadňuje zlepšení kvality svařování. Existuje velký rozdíl mezi proudovým polem složky, kde je pomocným proudem plynu helium, a proudovým polem, kde je pomocným proudem plynu xenon. Z hlediska velikosti chráněného prostoru je ochrana plynu nadřazena ochraně plynu.