giriiş
Endüstriyel üretimde alüminyum alaşımları için lazer kaynağının yaygın olarak uygulanması, aynı anda kaynak mukavemetini arttırdığı ve enerji tüketimini azalttığı için sürdürülebilir kalkınma ve sosyoekonomik ilerleme açısından önemli faydalar sağlamıştır. Bu alaşımlar için umut verici bir görünüme rağmen, özellikle lazer kaynak işlemleri sırasında enerji tüketiminin azaltılmasına yönelik mevcut araştırmalar sınırlı kalmaktadır. Bu çalışma, eser miktarda karbon nanotüpleri 2A12 alüminyum alaşımına dahil ederek bağlantı mukavemetini arttırma ve enerji tüketimini azaltma gibi ikili hedeflere ulaşmaktadır. Çalışma "kaynak verimliliğini" tanımlıyor, alüminyum alaşımlarının lazer kaynağı için bir enerji tüketim modeli oluşturuyor ve karbon nanotüp ilaveli lazer kaynak işlemi ile standart lazer kaynak işlemi arasında karşılaştırmalı bir analiz gerçekleştiriyor. Sonuçlar, eser karbon nanotüplerin eklenmesinin enerji tüketiminde %33'ün üzerinde bir azalmaya ve bağlantı mukavemetinde 101 MPa'lık bir artışa yol açtığını göstermektedir. Ayrıca, alüminyum alaşımları için mevcut literatürde bildirilen diğer lazer kaynak işlemleriyle karşılaştırıldığında bu teknik, önemli enerji- tasarrufu avantajları sergiler. Bu performans iyileştirmeleri, eser miktardaki karbon nanotüplerin alüminyum alaşımının lazer soğurma oranını arttırırken, bağlantı içinde kalan nanotüplerin bir takviye ortamı görevi görmesi gerçeğine atfedilmektedir. Bu çalışma, alüminyum alaşımlarında düşük{12}}karbonlu, yüksek{13}}kaliteli kaynak elde etmeye yönelik yeni bilgiler ve metodolojiler sunmaktadır.
Bu çalışma, alüminyum alaşımlı lazer kaynağının enerji verimliliğini önemli ölçüde artırdı ve eser miktarda karbon nanotüp ilavesi yoluyla kaynak enerjisi tüketimini azalttı. İlk olarak, standart lazer kaynak işlemi ile karbon nanotüpleri içeren lazer kaynak işlemi arasında, belirlenmiş enerji tüketimi ve kaynak verimliliği modellerine dayalı olarak karşılaştırmalı bir analiz yapıldı. İkinci olarak, LC-3 süreci, ilgili literatürde bildirilen lazer enerji tüketimi verileriyle karşılaştırıldı. Eş zamanlı olarak, her bir bağlantının değerlendirme çerçevesine,-kaynak kalitesi için kritik bir metrik olan-mekanik özellikler de dahil edildi. Sonuçta, LC-3 prosesinin enerji tasarrufu kapasitesi ile kaynaklı bağlantıların arttırılmış performansı arasındaki içsel korelasyon aydınlatıldı. Temel bulgular şu şekilde özetlenmiştir:
Standart lazer kaynak işlemiyle karşılaştırıldığında, eser miktarda karbon nanotüp (LC-3) içeren lazer kaynak işlemi, kaynak verimliliğinde %33'lük bir artış gösterdi ve yaklaşık %33 oranında enerji tasarrufu sağladı. Ayrıca LC-3 prosesi malzeme tüketiminin azaltılması açısından önemli avantajlar sergiledi.
Mevcut proseslere kıyasla LC-3 prosesi, 60 mm²/s·kW'ye ulaşarak en yüksek kaynak verimliliğine ulaştı. Eşdeğer kalınlıktaki alüminyum alaşımları için LC-3 işlemi aynı zamanda en düşük lazer enerjisi tüketimini de gösterdi.
LC-3 işleminin üstün enerji-tasarrufu ve yüksek-verimlilik özellikleri, öncelikle eser karbon nanotüplerinin benzersiz ışık emme özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Bu nanotüpler, kaynak dikişini doldurarak alüminyum alaşımının lazer enerjisi emme oranını önemli ölçüde arttırdı ve böylece kaynak işleminin ilk aşamalarında lazer enerjisi kaybını en aza indirdi.
