Introduksjon
Den utbredte bruken av lasersveising for aluminiumslegeringer i industriell produksjon har gitt betydelige fordeler for bærekraftig utvikling og sosioøkonomisk fremgang, da det samtidig forbedrer sveisestyrken og reduserer energiforbruket. Til tross for de lovende utsiktene for disse legeringene, er nåværende forskning som spesifikt tar for seg energiforbruksreduksjon under deres lasersveiseprosesser begrenset. Denne studien oppnår de doble målene om å forbedre leddstyrken og redusere energiforbruket ved å inkorporere spormengder av karbon nanorør i 2A12 aluminiumslegering. Studien definerer "sveiseeffektivitet", etablerer en energiforbruksmodell for lasersveising av aluminiumslegeringer, og gjennomfører en sammenlignende analyse mellom lasersveiseprosessen med karbon-nanorørtilsetning og standard lasersveiseprosess. Resultatene viser at tilsetning av sporkarbon-nanorør fører til en reduksjon i energiforbruket på over 33 % og en økning i leddstyrken på 101 MPa. I tillegg, sammenlignet med andre lasersveiseprosesser for aluminiumslegeringer rapportert i eksisterende litteratur, viser denne teknikken betydelige-energibesparende fordeler. Disse ytelsesforbedringene tilskrives det faktum at sporkarbon-nanorør øker aluminiumslegeringens laserabsorpsjonshastighet, mens nanorørene som er igjen i skjøten fungerer som et forsterkende medium. Denne studien tilbyr ny innsikt og metoder for å oppnå lav-karbon, høy{13}}kvalitetssveising av aluminiumslegeringer.
Denne studien forbedret energieffektiviteten til lasersveising av aluminiumslegering betydelig og reduserte sveiseenergiforbruket gjennom tilsetning av spormengder av karbon-nanorør. Først ble det utført en sammenlignende analyse mellom standard lasersveiseprosessen og lasersveiseprosessen med karbon nanorør, basert på etablerte energiforbruk og sveiseeffektivitetsmodeller. For det andre ble LC-3-prosessen benchmarket mot data om laserenergiforbruk rapportert i relevant litteratur. Samtidig ble mekaniske egenskaper-en kritisk beregning for sveisekvalitet-innlemmet i evalueringsrammeverket for hver skjøt. Til syvende og sist ble den iboende korrelasjonen mellom de energibesparende egenskapene til LC-3-prosessen og den forbedrede ytelsen til de sveisede skjøtene belyst. De viktigste funnene er oppsummert som følger:
Sammenlignet med standard lasersveiseprosessen, viste lasersveiseprosessen som inkorporerte spormengder av karbon-nanorør (LC-3) en 33 % økning i sveiseeffektivitet og oppnådde energibesparelser på ca. 33 %. Videre viste LC-3-prosessen betydelige fordeler når det gjelder å redusere materialforbruket.
I forhold til eksisterende prosesser oppnådde LC-3-prosessen den høyeste sveiseeffektiviteten, og nådde 60 mm²/s·kW. For aluminiumslegeringer med tilsvarende tykkelse viste LC-3-prosessen også det laveste laserenergiforbruket.
De overlegne-energibesparende og høye-effektivitetene til LC-3-prosessen stammer først og fremst fra de unike lysabsorpsjonsegenskapene til sporkarbon-nanorørene. Ved å fylle sveisesømmen forbedret disse nanorørene aluminiumslegeringens absorpsjonshastighet av laserenergi betydelig, og derved minimerte laserenergitapet under de innledende stadiene av sveiseprosessen.
