铝合金水下切割工艺

通过参数优化和仿真，揭示了三种切口形态的形成规律，深水环境下切口显著收窄，切割过程伴随铝热自蔓延反应。

Yu, Rui · 黎文航 · 王加友 · Mingfang, Wu · 王俭辛 · Jing, Wu · Maksimov, S. Yu

Frontiers in Materials 2023

参数信息

深水环境切口收窄深度阈值

50 m

技术优势

深水切口可控

实验表明，在深度≥50 m时切口显著收窄，且切口表面与切割丝等宽，有利于精确切割。

仿真模型可复现

采用半椭球复合热源并引入铝热反应热，数值模拟得到的温度分布和切口形状与实验数据一致，可用于工艺预测。

揭示自蔓延反应

高速摄像监测到切割电弧轨迹与燃烧过程，观察到水下燃烧现象，证实铝热自蔓延高温合成反应参与切割。

应用场景

• 水下切割：据此优化切割工艺，获得更窄更可控的切口。
• 深海压力结构：切割参数与机理可直接用于深水构件维修。
• 船舶维修：水下切割铝合金船体，工艺窗口明确。
• 水下建筑：指导水下铝合金结构的精确切割作业。