Introducere
Aplicarea pe scară largă a sudării cu laser pentru aliajele de aluminiu în producția industrială a adus beneficii semnificative pentru dezvoltarea durabilă și progresul socioeconomic, deoarece în același timp sporește rezistența sudurii și reduce consumul de energie. În ciuda perspectivelor promițătoare pentru aceste aliaje, cercetările actuale care abordează în mod specific reducerea consumului de energie în timpul proceselor lor de sudare cu laser rămân limitate. Acest studiu atinge obiectivele duble de îmbunătățire a rezistenței articulațiilor și de reducere a consumului de energie prin încorporarea unor urme de nanotuburi de carbon în aliajul de aluminiu 2A12. Studiul definește „eficiența sudării”, stabilește un model de consum de energie pentru sudarea cu laser a aliajelor de aluminiu și realizează o analiză comparativă între procesul de sudare cu laser cu adăugare de nanotuburi de carbon și procesul standard de sudare cu laser. Rezultatele demonstrează că adăugarea de urme de nanotuburi de carbon duce la o reducere a consumului de energie de peste 33% și la o creștere a rezistenței îmbinării cu 101 MPa. În plus, în comparație cu alte procese de sudare cu laser pentru aliajele de aluminiu raportate în literatura existentă, această tehnică prezintă avantaje semnificative de economisire-de energie. Aceste îmbunătățiri de performanță sunt atribuite faptului că urmele de nanotuburi de carbon cresc rata de absorbție a laserului aliajului de aluminiu, în timp ce nanotuburile rămase în articulație acționează ca un mediu de întărire. Acest studiu oferă perspective și metodologii noi pentru obținerea sudării aliajelor de aluminiu cu emisii reduse de carbon,-de înaltă calitate.
Acest studiu a îmbunătățit semnificativ eficiența energetică a sudării cu laser din aliaj de aluminiu și a redus consumul de energie de sudare prin adăugarea de urme de nanotuburi de carbon. În primul rând, a fost efectuată o analiză comparativă între procesul standard de sudare cu laser și procesul de sudare cu laser care încorporează nanotuburi de carbon, pe baza modelelor stabilite de consum de energie și eficiență a sudării. În al doilea rând, procesul LC-3 a fost comparat cu datele privind consumul de energie laser raportate în literatura relevantă. Simultan, proprietățile mecanice-o măsură critică pentru calitatea sudurii-au fost încorporate în cadrul de evaluare pentru fiecare îmbinare. În cele din urmă, a fost elucidată corelația intrinsecă dintre capacitățile de economisire a energiei ale procesului LC-3 și performanța îmbunătățită a îmbinărilor sudate. Principalele constatări sunt rezumate după cum urmează:
Comparativ cu procesul standard de sudare cu laser, procesul de sudare cu laser care încorporează urme de nanotuburi de carbon (LC-3) a demonstrat o creștere cu 33% a eficienței sudării și a realizat economii de energie de aproximativ 33%. În plus, procesul LC-3 a prezentat avantaje semnificative în ceea ce privește reducerea consumului de material.
Față de procesele existente, procesul LC-3 a obținut cea mai mare eficiență de sudare, atingând 60 mm²/s·kW. Pentru aliajele de aluminiu de grosime echivalentă, procesul LC-3 a demonstrat, de asemenea, cel mai mic consum de energie laser.
Caracteristicile superioare de-economisire a energiei și de-eficiență ridicată ale procesului LC-3 provin în principal din proprietățile unice de absorbție a luminii ale urmelor de nanotuburi de carbon. Prin umplerea cordonului de sudură, aceste nanotuburi au îmbunătățit semnificativ rata de absorbție a energiei laser a aliajului de aluminiu, minimizând astfel pierderea de energie laser în timpul etapelor inițiale ale procesului de sudare.
