การแนะนำ
การประยุกต์ใช้การเชื่อมด้วยเลเซอร์อย่างกว้างขวางสำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียมในการผลิตทางอุตสาหกรรมให้ประโยชน์อย่างมากสำหรับการพัฒนาที่ยั่งยืนและความก้าวหน้าทางเศรษฐกิจและสังคม เนื่องจากช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการเชื่อมและลดการใช้พลังงานไปพร้อมๆ กัน แม้จะมีแนวโน้มมีแนวโน้มดีสำหรับโลหะผสมเหล่านี้ แต่การวิจัยในปัจจุบันโดยเฉพาะเกี่ยวกับการลดการใช้พลังงานในระหว่างกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ยังคงมีจำกัด การศึกษานี้บรรลุวัตถุประสงค์สองประการในการเพิ่มความแข็งแรงของข้อต่อและลดการใช้พลังงานโดยการรวมท่อนาโนคาร์บอนในปริมาณเล็กน้อยลงในอะลูมิเนียมอัลลอยด์ 2A12 การศึกษานี้ให้คำจำกัดความ "ประสิทธิภาพในการเชื่อม" โดยสร้างแบบจำลองการใช้พลังงานสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของโลหะผสมอลูมิเนียม และดำเนินการวิเคราะห์เปรียบเทียบระหว่างกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ด้วยการเติมท่อนาโนคาร์บอนและกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์มาตรฐาน ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการเติมท่อนาโนคาร์บอนปริมาณเล็กน้อยช่วยลดการใช้พลังงานได้มากกว่า 33% และเพิ่มความแข็งแรงของข้อต่อ 101 MPa นอกจากนี้ เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์อื่นๆ สำหรับโลหะผสมอะลูมิเนียมที่รายงานในวรรณกรรมที่มีอยู่ เทคนิคนี้แสดงให้เห็นข้อดีของการประหยัดพลังงานอย่างมาก- การปรับปรุงประสิทธิภาพเหล่านี้เป็นผลมาจากการที่ท่อนาโนคาร์บอนปริมาณเล็กน้อยเพิ่มอัตราการดูดซับเลเซอร์ของโลหะผสมอลูมิเนียม ในขณะที่ท่อนาโนที่เหลืออยู่ภายในข้อต่อทำหน้าที่เป็นตัวกลางเสริมแรง การศึกษานี้นำเสนอข้อมูลเชิงลึกและวิธีการใหม่ๆ เพื่อให้บรรลุการเชื่อมอลูมิเนียมอัลลอยด์คุณภาพสูง{12}}คาร์บอนต่ำและสูง
การศึกษาครั้งนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานของการเชื่อมด้วยเลเซอร์โลหะผสมอลูมิเนียมอย่างมีนัยสำคัญ และลดการใช้พลังงานในการเชื่อมผ่านการเติมท่อนาโนคาร์บอนในปริมาณเล็กน้อย ขั้นแรก การวิเคราะห์เปรียบเทียบได้ดำเนินการระหว่างกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์มาตรฐานและกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่รวมท่อนาโนคาร์บอน ตามแบบจำลองการใช้พลังงานและประสิทธิภาพการเชื่อมที่กำหนดไว้ ประการที่สอง กระบวนการ LC-3 ได้รับการเปรียบเทียบกับข้อมูลการใช้พลังงานเลเซอร์ที่รายงานในเอกสารที่เกี่ยวข้อง ในขณะเดียวกัน คุณสมบัติทางกล-ซึ่งเป็นตัวชี้วัดที่สำคัญสำหรับคุณภาพการเชื่อม-ก็ถูกรวมไว้ในกรอบการประเมินสำหรับข้อต่อแต่ละข้อ ท้ายที่สุดแล้ว ความสัมพันธ์ภายในระหว่างความสามารถในการประหยัดพลังงานของกระบวนการ LC-3 และประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นของรอยเชื่อมได้รับการอธิบายอย่างชัดเจน ข้อค้นพบที่สำคัญสรุปได้ดังนี้:
เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์มาตรฐาน กระบวนการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่รวมท่อนาโนคาร์บอน (LC-3) ปริมาณเล็กน้อย แสดงให้เห็นประสิทธิภาพในการเชื่อมเพิ่มขึ้น 33% และประหยัดพลังงานได้ประมาณ 33% นอกจากนี้ กระบวนการ LC-3 ยังแสดงข้อได้เปรียบที่สำคัญในแง่ของการลดการใช้วัสดุ
เมื่อเทียบกับกระบวนการที่มีอยู่ กระบวนการ LC-3 บรรลุประสิทธิภาพการเชื่อมสูงสุด โดยสูงถึง 60 มม.²/s·kW สำหรับอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่มีความหนาเท่ากัน กระบวนการ LC-3 ยังแสดงให้เห็นการใช้พลังงานเลเซอร์ต่ำที่สุดอีกด้วย
คุณลักษณะการประหยัดพลังงาน-ที่เหนือกว่าและ-ประสิทธิภาพสูงของกระบวนการ LC-3 มีต้นกำเนิดมาจากคุณสมบัติการดูดกลืนแสงที่เป็นเอกลักษณ์ของท่อนาโนคาร์บอนปริมาณเล็กน้อย ด้วยการเติมตะเข็บเชื่อม ท่อนาโนเหล่านี้ช่วยเพิ่มอัตราการดูดซับพลังงานเลเซอร์ของอลูมิเนียมอัลลอยด์อย่างมีนัยสำคัญ จึงช่วยลดการสูญเสียพลังงานเลเซอร์ในระหว่างขั้นตอนแรกของกระบวนการเชื่อม
