Lasersuðu í djúpum-skyggnistillingu táknar mjög efnilegt málmtengingarferli í nútíma framleiðslu; Hins vegar er beiting þess oft hindrað af því að galla í gljúpum sé til staðar. Í ljósi þess að myndun svitahola felur í sér mjög ólínuleg og fjöl-tengd eðlisfræðileg ferla-og erfitt er að fylgjast með *in situ* innan ógegnsæra málma-nákvæmt að spá fyrir um gropagalla og undirliggjandi myndunaraðferðir þeirra enn ægileg áskorun. Hefðbundnar breyturannsóknir og vélanámslíkön sem eingöngu byggjast á hráum suðufæribreytum þjást af takmörkunum varðandi alhæfingargetu, nákvæmni við að spá fyrir um djúpstætt-spor og túlkanleika. Til að takast á við þetta mikilvæga vandamál leggur þessi rannsókn fram nýstárlega eðlisfræði-upplýst djúpnám (PIDL) ramma sem samþættir vélræna líkanagerð með tilraunagögnum, sem miðar að því að spá nákvæmlega fyrir um gropmagn við leysisuðu á álblöndur og til að skýra undirliggjandi eðlisfræðilega aðferðir sem bera ábyrgð á myndun þeirra.
Til að takast á við vandamálið um grop í leysisuðu -fyrirbæri sem knúið er áfram af flóknum ferlum eins og óstöðugleika skráargata, gangverki bræðslulaugar og storknun-þessi rannsókn leggur til nýjan forspárramma sem samþættir tölulega eftirlíkingu í fjöleðlisfræði við djúpt nám. Rannsóknin byrjar á því að draga kerfisbundið út helstu eðlisfræðilegar breytur -sem varða skráargatsstöðugleika, rúmfræði bræðslulaugar, flæði fljótandi málms og hitaeiginleika-með því að nota fjöleðlisfræðilíkan sem hefur verið staðfest með tilraunagögnum. Byggt á þessum grunni náði þróaða PIDL líkanið 41% minnkun á meðalkvaðratskekkju (MSE) samanborið við hefðbundin djúpnámslíkön sem eingöngu voru þjálfuð á ferlibreytum. Til að auka túlkanleika líkansins, mynduðu vísindamennirnir þessar eðlisfræðilegu breytur í víddarlausa eiginleika með skýra líkamlega þýðingu (td skráargatshlutfall, Stokes-númer). Að lokum, með því að nota SHAP (Shapley Additive Explanations) greiningu, sýndi rannsóknin megindlega-í fyrsta skipti-stigveldislega mikilvægi ýmissa eðlisfræðilegra þátta í ferli myndunar grops; sérstaklega skilgreindi það skráargatshlutfallið og flæðisviðnámið sem knúið er áfram af bræðsluflæði niður á við sem tvo mikilvægustu ákvarðanir um gropmyndun og gaf þar með skýrar leiðbeiningar um hagræðingu ferla.
Mynd 1 sýnir dæmigerðar myndir af gropdreifingu sem fæst með ýmsum suðubreytum, eftir vinnslu með röntgenskoðun og myndgreiningarreikniritum. Myndin sýnir að þar sem samsetning suðufæribreyta er breytileg kemur fram verulegur munur á magni, stærð og dreifingu svitahola innan suðusaumanna; þessar gropupplýsingar þjóna sem merkimiða fyrir síðari þjálfun djúpnámslíkana.
Mynd 2 sýnir skýringarmynd af fjöleðlisfræðilegu tölulíkani sem notað er í þessari rannsókn. Með því að leysa varðveislujöfnur fyrir massa, skriðþunga og orku-og innlima geisla-reiknirit- reiknar þetta líkan nákvæmlega út margar endurkast og orkugleypni leysigeislans í skráargatinu. Mynd 2(a) sýnir aðgreiningu leysigeislans í fjölmarga undirgeisla-, sem hver ber tiltekið magn af orku; Mynd 2(b) sýnir rúmfræðilega geisla mitti leysisins; og mynd 2(c) sýnir hið flókna ferli margra endurkasta sem leysir undirgeislarnir- gangast undir í skráargatinu. Þetta líkan veitir þrívíddar, skammvinnar upplýsingar varðandi formgerð skráargata og flæðisreitum í steypilaugum-gögnum sem erfitt er að fá með tilraunum-og gefur þar með mikilvæga inntakseiginleika fyrir smíði PIDL líkansins.
Mynd 3 sýnir staðfestingarniðurstöður fjöleðlisfræðilíkanssins, þar sem tilraunamæld gildi eru borin saman við spár líkans um dýpt bræðslulaugar (mynd. 3(a)) og lengd bræðslulaugar (mynd. 3(b)) undir miklum ferlibreytum. Niðurstöðurnar sýna sterkt samræmi á milli líkanspár og tilraunagagna; nánar tiltekið fellur hlutfallsleg skekkja fyrir spár um dýpt bræðsluvatns á bilinu -6,3% til 20,9%, en skekkjan fyrir spár um lengd bræðslulaugar er á bilinu -16,9% til 20,4%. Þessar staðfestingarniðurstöður staðfesta mikla nákvæmni hins þekkta fjöleðlisfræðilíkans, sem sýna fram á getu þess til að veita áreiðanlegar líkamlegar breytilegar gögn fyrir síðari djúpnámslíkön.
Mynd 4 sýnir frammistöðu PIDL líkansins-sem þjálfað er með gagnasafni með beinum eðlisbreytum-við að spá fyrir um grop. Mynd 4(a) sýnir fram á að tapaðgerðir fyrir öll undir-líkön innan samstæðunámsrammans renna saman á áhrifaríkan hátt. Myndir 4(b) og 4(c) sýna samanburð á áætluðum og raunverulegum gropgildum fyrir þjálfunar- og prófunarsettin, í sömu röð. Niðurstöðurnar benda til þess að PIDL líkanið hafi náð MSE 0,32 á þjálfunarsettinu og 0,75 á prófunarsettinu, og þar með sýnt fram á getu aðferðarinnar til að læra á áhrifaríkan hátt flókin ólínuleg tengsl milli eðlisfræðilegra breyta og gropleika, og ná nákvæmum magnspám.
Mynd 5, með SHAP greiningu, sýnir röðun mikilvægis og áhrifaþróun ýmissa eðlisfræðilegra breyta á spá um grop. Mynd 5(a) gefur til kynna að af öllum völdum eðlisfræðilegum breytum hefur hámarkshraði niður á við innan fljótandi málmflæðisins mest áhrif á grop, fylgt eftir með skráargatsdýpt. Mynd 5(b) sýnir dreifingu framlags frá hverjum eiginleika til spániðurstaðna fyrir hvert sýni, þar sem rauður táknar há eiginleikagildi og blár táknar lág eiginleikagildi. Samsett greining leiðir í ljós að hámarkshraði niður á við er í neikvæðri fylgni við grop (þ.e. því sterkara sem rennsli niður á við, því hærra er grop), en skráargatsdýpt er í jákvæðri fylgni við grop (þ.e. því dýpra sem skráargatið er, því hærra er gropið).
