01 पेपर परिचय: अपनी असाधारण उच्च विशिष्ट शक्ति के कारण, टाइटेनियम मिश्र धातुएं विमानन और उच्च अंत उपकरण निर्माण के क्षेत्र में महत्वपूर्ण संरचनात्मक सामग्री के रूप में काम करती हैं। हालाँकि, लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया के दौरान, इन मिश्र धातुओं में प्लाज्मा उतार-चढ़ाव, अस्थिर वेल्ड प्रवेश और गर्म क्रैकिंग जैसी समस्याएं होने का खतरा होता है। न तो पारंपरिक निरंतर लेजर वेल्डिंग और न ही आर्क - लेजर हाइब्रिड वेल्डिंग विश्वसनीय रूप से उच्च परिशुद्धता और कम दोष दर की विशेषता वाले स्थिर वेल्ड गठन को प्राप्त कर सकती है; इसके अलावा, पारंपरिक बंद लूप नियंत्रण प्रणालियाँ अपर्याप्त वास्तविक समय प्रतिक्रिया और विशिष्ट प्रक्रिया मॉडल पर भारी निर्भरता से संबंधित सीमाओं को पार करने के लिए संघर्ष करती हैं। अपने सटीक ताप इनपुट नियंत्रण और तीव्र नियामक प्रतिक्रिया के कारण, वर्णक्रमीय विशेषताओं के आधार पर मॉडल {{8}मुक्त अनुकूली वेल्डिंग {{9} इन चुनौतियों के लिए एक आशाजनक समाधान के रूप में उभरा है। फिर भी, टाइटेनियम मिश्र धातुओं की लेजर वेल्डिंग के दौरान वेल्ड प्रवेश को नियंत्रित करने वाली वर्णक्रमीय विशेषताओं और गतिशील प्रतिक्रिया तंत्र के विकासवादी पैटर्न काफी हद तक अस्पष्ट हैं। इस ज्ञान अंतर को संबोधित करते हुए, यह अध्ययन वेल्ड सीम की विशिष्ट सूक्ष्म संरचना और संबंधित प्लाज्मा वर्णक्रमीय विशेषताओं को चिह्नित करने के लिए चर पैरामीटर लेजर वेल्डिंग प्रयोगों को नियोजित करता है। इन वर्णक्रमीय संकेतों के आधार पर, प्रवेश स्थिरता, क्रैकिंग संवेदनशीलता और वेल्डिंग मापदंडों के बीच आंतरिक सहसंबंधों की जांच करने के लिए वेल्ड प्रवेश के लिए एक ऑनलाइन मात्रा निर्धारण विधि स्थापित की गई है। इसके बाद, उच्च गुणवत्ता वाली वेल्डिंग प्राप्त करने के लिए एक स्पेक्ट्रम चालित मॉडल {{17} मुक्त नियंत्रक लागू किया जाता है, जबकि परिणामी जोड़ों के यांत्रिक गुणों और वेल्ड गठन की गुणवत्ता का व्यापक मूल्यांकन किया जाता है। यह शोध टाइटेनियम मिश्र धातुओं के लिए उच्च प्रदर्शन लेजर वेल्डिंग की प्राप्ति के लिए सैद्धांतिक और प्रयोगात्मक दोनों समर्थन प्रदान करता है।
02 पूर्ण पाठ अवलोकन: यह पेपर टाइटेनियम मिश्र धातुओं के स्पंदित लेजर वेल्डिंग में महत्वपूर्ण चुनौतियों को संबोधित करता है, विशेष रूप से, ऑनलाइन पिघल पूल गहराई का पता लगाने की कठिनाई, अलग-अलग गर्मी अपव्यय स्थितियों के कारण उतार-चढ़ाव के लिए पिघल पूल गहराई की संवेदनशीलता, और पारंपरिक नियंत्रण विधियों की अपर्याप्त सटीकता। मुख्य तकनीकी दृष्टिकोण के रूप में वर्णक्रमीय निदान और मॉडल मुक्त अनुकूली नियंत्रण का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन पिघले हुए पूल की गहराई का ऑनलाइन पता लगाने और बंद किए गए लूप नियंत्रण की जांच करता है। पेपर प्लाज्मा स्पेक्ट्रम अधिग्रहण और स्पंदित लेजर वेल्डिंग के लिए एक प्रायोगिक मंच स्थापित करता है; चर गति वेल्डिंग प्रयोगों की एक श्रृंखला के माध्यम से, यह पूल की गहराई को पिघलाने के लिए वर्णक्रमीय संकेतों को जोड़ने वाले संबंधित डेटा प्राप्त करता है। यह वर्णक्रमीय विशेषताओं को निकालने में आयामीता में कमी लाने वाली तकनीकों {{8}जैसे कि टी{{9}एसएनई और यूएमएपी- की प्रभावकारिता की तुलना करता है और पिघले हुए पूल की गहराई का अनुमान लगाने के लिए एक बीपी न्यूरल नेटवर्क का निर्माण करता है। इसके साथ ही, वर्णक्रमीय तीव्रता अनुपात R3 (Ti I 503.995 nm / Ti I 586.919 nm) को एक विशिष्ट पैरामीटर के रूप में चुना गया है; हैमरस्टीन मॉडल और पार्टिकल स्वार्म ऑप्टिमाइज़ेशन के आधार पर, सिस्टम की गतिशील विशेषताओं की पहचान की जाती है, और पिघल पूल की गहराई के स्थिर नियंत्रण को प्राप्त करने के लिए एक मॉडल मुक्त अनुकूली नियंत्रक डिज़ाइन किया गया है। परिणाम दर्शाते हैं कि यूएमएपी आयामीता में कमी के माध्यम से संसाधित वर्णक्रमीय विशेषताएं उच्चतम भविष्यवाणी सटीकता (आर²=0.982) उत्पन्न करती हैं, और वर्णक्रमीय तीव्रता अनुपात आर3 पिघले हुए पूल की गहराई के साथ एक महत्वपूर्ण नकारात्मक सहसंबंध प्रदर्शित करता है, जिससे गहराई के वास्तविक समय लक्षण वर्णन को सक्षम किया जा सकता है। डिज़ाइन किए गए एमएफएसी नियंत्रक में तेजी से निपटान समय और न्यूनतम ओवरशूट की सुविधा है; अलग-अलग गर्मी लंपटता की स्थितियों के तहत, 87.3% वेल्ड सीम ने केवल 0.0986 के मानक विचलन के साथ 2.20 ± 0.15 मिमी की सीमा के भीतर एक स्थिर पिघल पूल गहराई बनाए रखी। यह शोध टाइटेनियम मिश्र धातुओं की लेजर वेल्डिंग में पिघले पूल की गहराई का ऑनलाइन पता लगाने और स्थिर नियंत्रण को सफलतापूर्वक प्राप्त करता है, जो एयरोस्पेस क्षेत्र के भीतर जटिल घटकों में वेल्डिंग गुणवत्ता के सटीक विनियमन के लिए एक प्रभावी पद्धति प्रदान करता है।
03 सचित्र विश्लेषण: चित्र 1 स्पंदित लेजर वेल्डिंग प्रक्रिया के वर्णक्रमीय डेटा अधिग्रहण और संख्यात्मक सिमुलेशन का एक दृश्य प्रस्तुत करता है। यह विभिन्न वेल्डिंग गति पर विशिष्ट वर्णक्रमीय रेखा Ti I 503.995 एनएम की तीव्रता भिन्नता वक्रों के साथ-साथ स्पंदित लेजर विकिरण के तहत वेल्ड क्षेत्र के भीतर तापमान क्षेत्र के विकास को दर्शाता है। परिणाम दर्शाते हैं कि वर्णक्रमीय तीव्रता वेल्डिंग गति के साथ एक गैर-रेखीय संबंध प्रदर्शित करती है। जैसे-जैसे वेल्डिंग की गति बढ़ती है, ताप इनपुट कम हो जाता है {{6}जिससे उत्तेजित प्लाज्मा कणों में कमी आ जाती है{{7}और वर्णक्रमीय रेखा की तीव्रता शुरू में कम हो जाती है। हालाँकि, जैसे-जैसे गति में और वृद्धि होती है, वेल्ड की गहराई{9}}से-चौड़ाई का अनुपात बढ़ता है; परिणामस्वरूप, सिग्नल अधिग्रहण बिंदु प्लाज्मा के मूल के करीब स्थानांतरित हो जाता है, जिससे वर्णक्रमीय तीव्रता बाद में बढ़ जाती है।
चित्र 2 वेल्ड प्रवेश गहराई निष्कर्षण प्रक्रिया का एक योजनाबद्ध चित्रण प्रस्तुत करता है। यह स्पंदित लेजर वेल्डिंग के बाद टाइटेनियम मिश्र धातु वेल्ड पर लागू कार्यप्रणाली को प्रदर्शित करता है जिसमें अनुदैर्ध्य मेटलोग्राफिक क्रॉस अनुभाग, ग्रेस्केल ट्रांसफॉर्मेशन, बिनराइजेशन और एज एक्सट्रैक्शन की तैयारी शामिल है, जिससे वेल्ड फ्यूजन जोन से बेस मेटल को स्पष्ट रूप से अलग किया जा सकता है, प्रवेश गहराई की सीमाओं की सटीक पहचान की जा सकती है, और प्रवेश गहराई मूल्यों के स्वचालित माप और अंशांकन को सक्षम किया जा सकता है।
चित्र 2 वेल्ड प्रवेश गहराई निष्कर्षण प्रक्रिया का एक योजनाबद्ध चित्रण प्रस्तुत करता है। यह स्पंदित लेजर वेल्डिंग के बाद टाइटेनियम मिश्र धातु वेल्ड पर लागू कार्यप्रणाली को प्रदर्शित करता है जिसमें अनुदैर्ध्य मेटलोग्राफिक क्रॉस अनुभाग, ग्रेस्केल ट्रांसफॉर्मेशन, बिनराइजेशन और एज एक्सट्रैक्शन की तैयारी शामिल है, जिससे वेल्ड फ्यूजन जोन से बेस मेटल को स्पष्ट रूप से अलग किया जा सकता है, प्रवेश गहराई की सीमाओं की सटीक पहचान की जा सकती है, और प्रवेश गहराई मूल्यों के स्वचालित माप और अंशांकन को सक्षम किया जा सकता है।
चित्र 3 विभिन्न तरीकों का उपयोग करके संसाधित डेटा के लिए एक सहसंबंध गुणांक मानचित्र प्रस्तुत करता है, जो पिघल की गहराई और तीन अलग-अलग दृष्टिकोणों द्वारा निकाली गई विशेषताओं के बीच सहसंबंध गुणांक के परिमाण को दर्शाता है: टी -एसएनई आयामीता में कमी, यूएमएपी आयामीता में कमी, और वर्णक्रमीय तीव्रता अनुपात आर 3। परिणाम दर्शाते हैं कि वर्णक्रमीय तीव्रता अनुपात R3 (Ti I 503.995 nm / Ti I 586.919 nm) पिघली हुई गहराई के साथ उच्चतम सहसंबंध प्रदर्शित करता है, जो −0.886{7}} के गुणांक तक पहुंचता है, जो कि दो गैर-रेखीय आयामीता कटौती विधियों, t{9}}SNE और UMAP से काफी बेहतर प्रदर्शन है। यह दर्शाता है कि वर्णक्रमीय तीव्रता अनुपात पिघली गहराई में भिन्नता के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील है और इसमें सबसे मजबूत लक्षण वर्णन क्षमता है; इस प्रकार, यह पिघली गहराई का ऑनलाइन पता लगाने और मॉडल-मुक्त अनुकूली नियंत्रण के लिए एक मुख्य विशेषता के रूप में कार्य करता है।
03 सारांश: टाइटेनियम मिश्र धातुओं के स्पंदित लेजर वेल्डिंग में पिघले पूल की गहराई में उतार-चढ़ाव और ऑनलाइन पता लगाने की चुनौतियों को संबोधित करते हुए, यह पेपर स्पेक्ट्रोस्कोपिक डायग्नोस्टिक्स के आधार पर ऑनलाइन पिघले हुए पूल की गहराई का पता लगाने और मॉडल {{1}मुक्त अनुकूली नियंत्रण की जांच करता है। प्लाज्मा उत्सर्जन स्पेक्ट्रा प्राप्त करके और वर्णक्रमीय तीव्रता अनुपात के विरुद्ध t{3}}SNE और UMAP आयामीता में कमी से प्राप्त विशेषताओं की लक्षण वर्णन प्रभावकारिता की तुलना करके, यह पता चला कि तीव्रता अनुपात R3 (Ti I 503.995 nm / Ti I 586.919 nm) विशेष रूप से पिघले हुए पूल की गहराई के साथ एक मजबूत सहसंबंध प्रदर्शित करता है, एक सहसंबंध गुणांक जिससे सटीक लक्षण वर्णन संभव हो सके। इस वर्णक्रमीय विशेषता के आधार पर, एक मॉडल मुक्त अनुकूली नियंत्रण प्रणाली का निर्माण किया गया, जिसमें पैरामीटर अनुकूलन प्राप्त करने के लिए हैमरस्टीन मॉडल और कण झुंड अनुकूलन एल्गोरिदम के संयोजन का उपयोग किया गया। सिमुलेशन और प्रयोगात्मक दोनों परिणाम दर्शाते हैं कि नियंत्रण प्रणाली में तीव्र प्रतिक्रिया और न्यूनतम ओवरशूट की सुविधा है; इसके अलावा, अलग-अलग गर्मी लंपटता स्थितियों के तहत भी, यह 2.20 ± 0.15 मिमी की स्थिर सीमा के भीतर 87.3% वेल्ड सीम की पिघल पूल गहराई को सफलतापूर्वक बनाए रखता है। यह अध्ययन टाइटेनियम मिश्र धातु लेजर वेल्डिंग में पिघले पूल की गहराई की वास्तविक समय निगरानी और स्थिर नियंत्रण का एहसास कराता है, जो उच्च-स्तरीय उपकरण निर्माण में वेल्डिंग गुणवत्ता के बंद-लूप विनियमन के लिए एक प्रभावी तकनीकी समाधान प्रदान करता है।
