01
Qog'ozga kirish
Yo‘naltirilgan energiyani to‘plash (DED)-shuningdek, lazer qoplamasi-deb nomlanuvchi qo‘shimcha ishlab chiqarish usuli bo‘lib, u yuqori-kuchli lazer va koaksiyal kukunli oziqlantirish tizimi bilan birgalikda metall qismlarni qatlamma-qatlam ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. An'anaviy quyish va ishlov berish jarayonlaridan farqli o'laroq, DEDda yotqizilgan qatlamlarning mexanik xususiyatlari ishlab chiqarish jarayonida qatlam balandligi, skanerlash tezligi va lazer quvvati- kabi qayta ishlash parametrlarining-uzluksiz o'zgarishi tufayli sezilarli darajada farq qilishi mumkin. DED texnologiyasida erishilgan ko'plab yutuqlarga qaramay, qayta ishlash jarayonida Yang moduli va Puasson nisbati- kabi mexanik xususiyatlarni-insitu* baholash bo'yicha tadqiqotlar kamligicha qolmoqda; bu *insitu-monitoring va sifatni ta'minlashni ayniqsa muhim qiladi.
02
**Ta'lim haqida umumiy ma'lumot**
Ushbu tadqiqot Yo'naltirilgan energiyani to'plash (DED) usuli orqali qayta ishlangan materiallarning mexanik xususiyatlarini baholash uchun -kontaktsiz, insitu{1}} texnikani ishlab chiqadi. Ushbu innovatsion uslub Young moduli va Puasson nisbatlarini butunlay-kontaktsiz va buzilmaydigan-baholash imkonini berish uchun femtosekundli lazer ultratovushini lazerli jilo bilan birlashtiradi. Gigagerts dan TGs chastota diapazonida femtosekundli lazer-hosil qilingan ultratovush toʻlqinlaridan foydalanish orqali tizim sub{7}}mikron fazoviy oʻlchamlariga erishadi va shu bilan yuqori-sifat-qatlam boʻyicha-baholashni osonlashtiradi. Cho'kilgan qatlamlarga xos bo'lgan sirt pürüzlülüğünde ultratovush signallarini aniqlash muammosini hal qilish uchun tadqiqot guruhi ultratovush to'lqinlarining aniqlanishini sezilarli darajada oshirgan an'anaviy mexanik jilo-o'rniga-situ lazerli jilo-ishladi. Turli xil DED ishlov berish sharoitlarida o'tkazilgan sinovlar shuni ko'rsatdiki, ushbu texnikada baholangan mexanik xususiyatlar ishlab chiqarish jarayoni tugagandan so'ng amalga oshirilgan mustaqil valentlik sinovlaridan olingan natijalar bilan yuqori darajadagi muvofiqlikni namoyish etadi.
03
**Illustrated tahlil**
1-rasmda DED jarayonida in situ mexanik xususiyatni baholash texnikasi{1}} uchun umumiy ish jarayonining sxematik koʻrinishi keltirilgan. U quyi qatlamning Young moduli va Puasson nisbatlarini baholashni ketma-ket to'rtta aniq bosqich orqali yakunlovchi-substratdan- boshlanadigan asosiy protsedurani aniq ko'rsatib beradi: 1-qadam DED jarayonini amalga oshirish uchun DED lazeridan foydalanadi, metallni eritish va cho'ktirish uchun taxminan qalin sirt hosil qiladi. 100 mkm; 2-qadam -lazerli sayqallashni amalga oshirish uchun polishing lazerini (bu DED lazeri bilan bir xil qurilma bo'lishi mumkin) maqsad qiladi; qayta eritish orqali bu jarayon yotqizilgan material yuzasida silliq qayta erigan qatlam hosil qiladi, o'rtacha arifmetik pürüzlülüğü taxminan 0,3 mkm gacha kamaytiradi; 3-bosqichda parlatishdan keyin qotib qolgan hududda GHz-THz chastota diapazonida ultratovush to'lqinlarini qo'zg'atish va o'lchash uchun femtosekundli lazer qo'llaniladi; 4-qadam Yang moduli va Puasson nisbati o‘lchangan ultratovush signallari asosida stress-deformatsiya munosabatlari bilan birgalikda baholanadi. Diagrammada, shuningdek, har bir qadam bilan bog‘liq asosiy lazer uskunasi va sirt morfologik o‘zgarishlarini ta’kidlovchi tegishli izohlar mavjud bo‘lib, shu orqali texnikaning to‘liq-kontaktsiz va -to‘liq “cho‘ktirish-sillash-aniqlash-baholash” ish jarayoni bo‘ylab buzilmaydigan xususiyatlarini vizual namoyish qilish imkonini beradi.
2-rasmda lazerli polishingning DED metall qatlamlarining sirt pürüzlülüğüne ta'sirini o'rganuvchi keng qamrovli qiyosiy tahlil keltirilgan. Uchta subfigurani oʻz ichiga olgan-(a), (b) va (c)-tahlil uch oʻlchov boʻyicha olib boriladi: miqdoriy parametrlar, makroskopik morfologiya va mikroskopik topografiya, asosiy eʼtibor I{12}}11 namuna uchun aniqlangan silliqlash parametrlarining optimal toʻplamiga qaratiladi. Pastki rasmda (a) 200–350 Vt polishing quvvati va 13–21 mm/s silliqlash tezligini oʻz ichiga olgan 16 ta turli parda parametrlari kombinatsiyasiga mos keladigan sirt pürüzlülüğü qiymatlarining miqdoriy jadvali koʻrsatilgan. Bu jadvalda I namunadagi 16 ta bir qavatli yoʻllarni jilolagandan soʻng oʻlchangan haqiqiy Ra qiymatlariga izoh berilgan, bunda 300 Vt + 18 mm/s kombinatsiyasi optimal parametrlar toʻplami sifatida aniq belgilangan (I-11, Ra=0.31 mkm); bundan tashqari, u boshqa parametr diapazonlari bilan bogʻliq muammolarni taʼkidlaydi, xususan, past{20}}quvvat, yuqori-tezkor kombinatsiyalar natijasida yuzaga keladigan yuqori pürüzlülük qiymatlari va chang bugʻlanishi natijasida yuzadagi toʻlqinlilikni keltirib chiqaradigan yuqori-kuchli, past tezlikli kombinatsiyalar tendentsiyasi. (b) kichik rasmda I-11 namunasini optimal parametrlar bilan silliqlashdan oldin va keyin yaqindan makroskopik taqqoslash keltirilgan bo'lib, silliqlash jarayonidan keyin sirt tekisligi va bir xilligi sezilarli darajada yaxshilanganligini vizual ravishda namoyish etadi. Pastki rasm (c) optik mikroskop tasvirlarining (40 mkm izchil shkalada) qiyosiy ko'rinishini taqdim etadi va I-11 namunasini optimal silliqlashdan keyin (chapda) uning jilolanmagan holatiga (o'ngda) ko'rsatadi; jilolanmagan sirt eritilmagan kukun zarralarining ko'pligi, sezilarli notekislik va yorug'likning tarqalishi natijasida paydo bo'lgan qorong'i ko'rinish bilan tavsiflanadi, shu bilan birga sayqallangan sirt deyarli eritilmagan kukundan xoli bo'lib, tekis va silliq ko'rinadi va yorug'likning bir xil aks etishini namoyish etadi. Oxir-oqibat, ushbu optimal parametrlar to'plami sirt pürüzlülüğünü boshlang'ich qiymati 4,2 mkm dan 0,31 mkm gacha pasaytirdi - yaxshilanish darajasi 93%. Miqdoriy ma'lumotlar, makroskopik morfologiya va mikroskopik topografiyani o'z ichiga olgan ushbu uch tomonlama taqqoslash orqali raqam lazerli polishing uchun optimal jarayon parametrlarini bir vaqtning o'zida o'rnatish bilan bir vaqtda DED metall qatlamlarining sirt pürüzlülüğünü kamaytirishda lazerli polishing samaradorligini samarali tasdiqlaydi.
