Soldatura Fasciculi Laserici, ob celeritatem magnam, praecisionem magnam et proprietates sine contactu, late in campis ut autocinetis, industria aëronautica, et instrumentis electronicis adhibetur, praecipue commoda singularia in conexione materiarum dissimilium ostendens. Attamen, fissurae solidificationis (Fissurae Solidificationis) quae per processum soldadurae generantur, inter defectus praecipuos applicationem industrialem restringentes numerantur. Hae fissurae plerumque ad finem solidificationis in zona fusionis (Zona Fusionis) occurrunt, effectibus coniunctis tensionis thermalis, contractionis solidificationis et pelliculae liquidae in finibus granorum incitatae, proprietates mechanicas et vitam lassitudinis iuncturae significanter minuentes.
1. Mechanismus formationis
Mechanismus centralis fissurarum solidificationis in pellicula liquida residua ad limites granorum in fine solidificationis iacet. Per processum solidificationis, piscina liquefacta in tres zonas dividitur: zonam liquidam liberam, zonam liquidam restrictam, et zonam solidam, ut in Figura 1 demonstratur. In zona liquida restricta, fluxus liquidi obstruitur et non potest compensare tensionem a contractione solidificationis generatam, quod separationem limitum granorum efficit. Ratio energiae limitum granorum (γgb) ad energiam interfaciei solido-liquido (γsl) stabilitatem pelliculae liquidae determinat: si γgb < 2γsl, pellicula liquida instabilis est et coalescentia granorum fit; contra, pellicula liquida stabilis est et initiatio fissurarum proclivis est ad eveniendum.
Praeterea, formatio fissurarum solidificationis etiam cum proprietatibus metallurgicis materiarum coniungitur. Materiae diversae distinctas solidificationis proprietates habent, ut amplitudinem temperaturae solidificationis, celeritatem contractionis solidificationis, et distributionem elementorum mixturarum, et cetera. Hae proprietates sensibilitatem fissurarum afficiunt. Exempli gratia, in materiis magnam quantitatem phasium eutecticarum cum puncto liquefactionis humili continentibus, sensibilitas fissurarum solidificationis maior est quia hae phases eutecticae pronae sunt ad pelliculas liquidas continuas formandas durante solidificatione, ita formationem fissurarum intensificantes.
Perprocessus soldadurae lasericaeParametri soldadurae, ut potentia laseris, celeritas soldadurae, et magnitudo maculae, etiam vim habent in formationem fissurarum solidificationis. Hi parametri influxum caloris et gradientem temperaturae per processum soldadurae afficiunt, ita structuram solidificationis et morphologiam granorum alterantes. Exempli gratia, maior potentia laseris et inferior celeritas soldadurae maiorem influxum caloris et tardiorem celeritatem refrigerationis efficiunt, quae incrementum crystallorum columnarium promovet et sensibilitatem fissurae auget. Contra, minor potentia laseris et maior celeritas soldadurae ad minorem influxum caloris et celeriorem celeritatem refrigerationis ducunt, formationem crystallorum aequaxiorum facilitantes et sensibilitatem fissurae minuens.
2. Mensurae suppressionis
Ad fissuras solidificationis efficaciter supprimendas insoldadura lasericaInvestigatores varias rationes proposuerunt, quae imprimis in moderanda structura granorum, optimizandis parametris sudurae, et emendandis proprietatibus materiae versantur. Refinando structuram granorum, numerus limitum granorum augeri potest, et concentratio tensionis reduci, ita formationem fissurarum minuens. Studia demonstraverunt, utens technologia oscillationis radiorum lasericorum, crystalla columnaria in crystalla tenuia aequaxia transformari posse sine additione aliorum materiarum. Oscillatio radiorum lasericorum energiam lasericam dispergere potest, ita ut piscina liquefacta turbulentiam generet, ita directionem accretionis crystallorum columnarium frangens et formationem crystallorum aequaxiorum promovens, ut in Figura 3 demonstratur. Praeterea, oscillatio radiorum lasericorum etiam latitudinem piscinae liquefactae augere, gradientem temperaturae reducere, et tempus solidificationis piscinae liquefactae prolongare potest, quod diffusioni solutorum et refectioni pellicularum liquidarum favet, ita sensibilitatem fissurarum solidificationis significanter minuens.
Distributio pellicularum liquidarum limitis granorum sub variis formis piscinarum.
Schema piscinae liquefactae per soldaduram, a, b) sine oscillatione, c, d) oscillatio lateralis, e, f) oscillatio longitudinalis, g, h) oscillatio circumferentialis.
Praeterradius lasericusTechnologia oscillationis, utens fontibus laser dualibus, etiam una ex methodis efficacibus est ad fissuras solidificationis supprimendas. Fontes laser duales transformationem a crystallis columnaribus ad crystallos aequaxiatos per cyclum thermalem optimizandum assequi possunt, ita magnitudinem granorum et concentrationem deformationis reducendo. Exempli gratia, cum laser CO₂ ut fons caloris principalis et laser Nd:YAG pulsatus ut fons caloris auxiliaris adhibentur, cyclus thermalis optimizatus per soldaduram formari potest, formationem crystallorum aequaxiatorum promovens et sensibilitatem fissurarum solidificationis reducens, ut in Figura 4 demonstratur.
Optimizatio parametrorum soldadurae etiam est modus magni momenti ad fissuras solidificationis supprimendas. Parametris sicut potentia laseris, celeritas soldadurae, et magnitudo maculae adaptatis, influxus caloris et gradiens temperaturae durante processu soldadurae regi possunt, ita structuram solidificationis et morphologiam granorum afficientes. Studia demonstraverunt curationem praecalefactionis posse celeritatem refrigerationis minuere, formationem crystallorum aequaxiorum promovere, et ita sensibilitatem fissurarum solidificationis minuere, ut in Figura 5 demonstratur. Praeterea, methodi sicut usus soldadurae laseris pulsatilis et augmentum celeritatis soldadurae etiam transformationem a crystallis columnaribus ad crystallos aequaxios per mutationem influxus caloris et celeritatis refrigerationis assequi possunt, ita sensibilitatem fissurarum minuendo.
Figura 5. a) Non calefacta, b) Grana aequaxia praecalefacta 300°C.
Cum materiae dissimiles laseribus conglutinantur, propter differentias magnas proprietatum physicarum et chemicarum inter materias, composita intermetallica fragilia formari solent, quae una ex causis principalibus fissurarum solidificationis sunt. Ergo, parametros et configurationes laseris adaptare ad formationem vel quantitatem compositorum intermetallicorum minuendam etiam est strategia magni momenti ad fissuras solidificationis supprimendas. Exempli gratia, in conglutinatione laserica materiarum dissimilium cupri-aluminii, per moderationem discessionis radii laseris et celeritatis conglutinationis, proportio mixtionis cupri et aluminii in piscina liquefacta reduci potest, ita formatio compositorum intermetallicorum fragilium minuitur et sensibilitas fissurarum imminuitur. Praeterea, usus materiarum implentium etiam efficaciam iuncturae conglutinatae emendare et formationem fissurarum reducere potest. Materiae implentes formationem compositorum intermetallicorum reducere possunt per mutationem compositionis et microstructurae iuncturae conglutinatae et duritiam iuncturae conglutinatae augere.
Fissurae solidificationis inter vitia communia in processibus soldadurae lasericae numerantur. Mechanismus earum formationis complexus est et interactionem factorum multiplicium, ut caloris, mechanicae, et metallurgiae, implicat. Per investigationem profundam mechanismi formationis fissurarum solidificationis, basis theoretica ad fissuras supprimendas praeberi potest. Recentibus annis, investigatores varias rationes ad fissuras solidificationis supprimendas proposuerunt, quae praecipue in moderanda structura granorum, optimizandis parametris soldadurae, et emendandis proprietatibus materiarum intendunt. Usus demonstravit has rationes posse efficaciter sensibilitatem fissurarum solidificationis ad certum gradum reducere et qualitatem atque firmitatem soldadurae lasericae emendare. Tamen, propter complexitatem et varietatem processus soldadurae lasericae, adhuc quaedam defectus in investigationibus hodiernis manent. Exempli gratia, pro mechanismis inhibitionis fissurarum solidificationis sub variis materiis et condicionibus soldadurae, ulteriores investigationes profundae adhuc necessariae sunt.
Tempus publicationis: Martii XX, MMXXXV
