Chuqur penetratsiya rejimida lazerli payvandlash zamonaviy ishlab chiqarishda metallni birlashtirishning yuqori istiqbolli jarayonidir; ammo, uning qo'llanilishi ko'pincha g'ovaklik nuqsonlari paydo bo'lishi bilan to'sqinlik qiladi. G'ovak hosil bo'lishi juda chiziqli bo'lmagan va ko'p{2}}bog'langan jismoniy jarayonlarni- o'z ichiga olishini va shaffof bo'lmagan metallar ichida *in situ* monitoringini olib borish-qiyinligini hisobga olsak, g'ovaklik nuqsonlari va ularning asosiy hosil bo'lish mexanizmlarini aniq bashorat qilish juda qiyin vazifa bo'lib qolmoqda. Faqat xom payvandlash parametrlariga asoslangan anʼanaviy parametrik tadqiqotlar va mashinani oʻrganish modellari umumlashtirish qobiliyati, chuqur joylashuv{6}}gʻovakligini bashorat qilishning aniqligi va talqin qilinishi bilan bogʻliq cheklovlarga ega. Ushbu muhim muammoni hal qilish uchun ushbu tadqiqot innovatsion Fizika-Axborotlangan chuqur oʻrganish (PIDL) tizimini taklif qiladi, u mexanik modellashtirishni eksperimental maʼlumotlar bilan birlashtiradi, alyuminiy qotishmalarini lazer bilan payvandlashda gʻovaklik darajasini aniq bashorat qilishga va ularning shakllanishiga masʼul boʻlgan asosiy fizik mexanizmlarni yoritishga qaratilgan.
Lazerli payvandlashda g'ovaklik muammosini-kalit teshigining beqarorligi, eritmalar hovuzining dinamikasi va qotib qolish- kabi murakkab jarayonlar bilan bog'liq bo'lgan hodisani ko'rib chiquvchi ushbu tadqiqot multifizikaviy raqamli simulyatsiyani chuqur o'rganish bilan birlashtiradigan yangi bashoratli asosni taklif qiladi. Tadqiqot eksperimental ma'lumotlar orqali tasdiqlangan multifizik model yordamida-kalit teshigi barqarorligi, eritmalar hovuzining geometriyasi, suyuq metallar oqimi va termal xarakteristikalar-bo'lgan asosiy jismoniy o'zgaruvchilarni tizimli ravishda ajratib olishdan boshlanadi. Ushbu asosga asoslanib, ishlab chiqilgan PIDL modeli faqat jarayon parametrlari bo'yicha o'qitilgan an'anaviy chuqur o'rganish modellari bilan solishtirganda o'rtacha kvadrat xatolik (MSE) ni 41% ga kamaytirishga erishdi. Modelning talqin qilinishini yaxshilash uchun tadqiqotchilar ushbu jismoniy o'zgaruvchilarni aniq jismoniy ahamiyatga ega bo'lgan o'lchamsiz xususiyatlarga sintez qilishdi (masalan, kalit teshigi nisbati, Stokes soni). Nihoyat, SHAP (Shapley Additive Explanations) tahlilidan foydalangan holda, tadqiqot-birinchi marta-g'ovaklikni shakllantirish jarayonida turli jismoniy omillarning ierarxik ahamiyatini miqdoriy jihatdan aniqladi; Xususan, u asosiy teshik nisbati va eritmaning pastga yo'naltirilgan oqimi tomonidan boshqariladigan oqim qarshiligini g'ovaklik hosil bo'lishining eng muhim ikkita omili sifatida aniqladi va shu bilan jarayonni optimallashtirish uchun aniq ko'rsatmalar beradi.
1-rasmda rentgen nurlari bilan tekshirish va tasvirni aniqlash algoritmlari orqali qayta ishlash natijasida turli xil payvandlash parametrlari ostida olingan g'ovaklik taqsimotining odatiy tasvirlari ko'rsatilgan. Rasmda shuni ko'rsatadiki, payvandlash parametrlarining kombinatsiyasi o'zgarganda, payvand choklari ichidagi g'ovaklarning miqdori, hajmi va taqsimlanishida sezilarli farqlar paydo bo'ladi; bu g'ovaklik ma'lumotlari chuqur o'rganish modellarini keyingi o'qitish uchun teg bo'lib xizmat qiladi.
2-rasmda ushbu tadqiqotda qo'llaniladigan multifizikaviy raqamli modelning sxematik diagrammasi keltirilgan. Massa, impuls va energiyaning saqlanish tenglamalarini yechish-va nur{3}}izlanish algoritmini- o‘z ichiga olgan bu model kalit teshigidagi lazer nurlarining ko‘p marta aks etishi va energiyani yutishini aniq hisoblab chiqadi. 2(a)-rasmda lazer nurlarining har biri ma'lum miqdordagi energiyaga ega bo'lgan ko'p-nurlarga diskretlanishi ko'rsatilgan; 2-rasm (b) lazerning nurli belini geometrik tarzda tasvirlaydi; va 2(c)-rasmda kalit teshigi ichidagi lazer sub{10}}nurlari tomonidan amalga oshirilgan bir nechta aks ettirishning murakkab jarayoni vizual tarzda tasvirlangan. Bu model uch oʻlchovli, vaqtinchalik kalit teshik morfologiyasi va eritish havzasi oqimi maydonlari-eksperimental tarzda olish qiyin boʻlgan-maʼlumotlarni taqdim etadi, bunda PIDL modelini yaratish uchun muhim kiritish funksiyalarini taqdim etadi.
3-rasmda ekstremal jarayon parametrlari ostida eritish havzasi chuqurligi (. 3(a)) va eritish havzasining uzunligi (. 3(b)) uchun model bashoratlari bilan eksperimental o'lchangan qiymatlarni solishtirgan holda multifizik modelni tekshirish natijalari keltirilgan. Natijalar model bashoratlari va eksperimental ma'lumotlar o'rtasidagi kuchli kelishuvni ko'rsatadi; xususan, eritish havzasi chuqurligi bashorati uchun nisbiy xatolik -6,3% dan 20,9% gacha bo'lgan diapazonga to'g'ri keladi, eritilgan hovuz uzunligini bashorat qilishda xatolik esa -16,9% dan 20,4% gacha. Ushbu tekshirish natijalari o'rnatilgan multifizika modelining yuqori aniqligini tasdiqlaydi va uning keyingi chuqur o'rganish modellari uchun ishonchli jismoniy o'zgaruvchan ma'lumotlarni taqdim etish qobiliyatini namoyish etadi.
4-rasmda g'ovaklikni bashorat qilishda-to'g'ridan-to'g'ri jismoniy o'zgaruvchilar ma'lumotlar to'plamidan-o'rgatilgan PIDL modelining ishlashi ko'rsatilgan. Shakl 4(a) ansamblni o'rganish tizimidagi barcha sub{5}}modellar uchun yo'qotish funksiyalari samarali birlashishini ko'rsatadi. 4 (b) va 4 (c) rasmlarda o'quv va test to'plamlari uchun taxmin qilingan va haqiqiy g'ovaklik qiymatlari o'rtasidagi taqqoslashlar keltirilgan. Natijalar shuni ko'rsatadiki, PIDL modeli o'quv to'plamida 0,32 va test to'plamida 0,75 MSE ko'rsatkichiga erishdi va bu usulning jismoniy o'zgaruvchilar va g'ovaklik o'rtasidagi murakkab nochiziqli munosabatlarni samarali o'rganish va aniq miqdoriy bashoratlarga erishish qobiliyatini namoyish etdi.
Shakl 5, SHAP tahlili orqali, g'ovaklikni bashorat qilishda turli jismoniy o'zgaruvchilarning ahamiyati va ta'sir tendentsiyalari reytingini ochib beradi. Shakl 5(a) shuni ko'rsatadiki, tanlangan barcha jismoniy o'zgaruvchilar orasida suyuq metall oqimi ichidagi maksimal pastga tezlik g'ovaklikka eng katta ta'sir ko'rsatadi, keyin esa teshik chuqurligi. Shakl 5(b) har bir xususiyatdan har bir namuna uchun prognoz natijalariga hissalarning taqsimlanishini ko'rsatadi, bunda qizil rang yuqori xususiyat qiymatlarini, ko'k esa past xususiyat qiymatlarini ifodalaydi. Kombinatsiyalangan tahlil shuni ko'rsatadiki, pastga yo'naltirilgan maksimal tezlik g'ovaklik bilan salbiy bog'liqdir (ya'ni, pastga oqim qanchalik kuchli bo'lsa, g'ovaklik shunchalik yuqori bo'ladi), kalit teshigi chuqurligi esa g'ovaklik bilan ijobiy bog'liqdir (ya'ni, teshik qanchalik chuqur bo'lsa, g'ovaklik shunchalik yuqori bo'ladi).
