02
Tanlangan raqamlar va matn
1. Kirish: An'anaviy lazer ishlab chiqarishning og'riqli nuqtalari va UVA-LM paydo bo'lishi
An'anaviy lazer ishlab chiqarish uchta asosiy muammoga duch keladi:
Muhim termal nuqsonlar
Haddan tashqari harorat gradyanlari va tez qotib qolish osonlik bilan elementar segregatsiyaga, mo'rt intermetalik birikmalarning shakllanishiga, yoriqlar va qoldiq stressga olib keladi;
Bir xil bo'lmagan-mikrotuzilma
Yuqori{0}}entropiyali qotishmalar (HEA) va o'tga chidamli qotishmalar kabi ilg'or materiallarni qayta ishlashda ustunli donalar hukmron bo'lgan-bir xil bo'lmagan mikrotuzilmalar paydo bo'lishiga moyil bo'lib, ishlash barqarorligiga ta'sir qiladi;
Jarayonning past samaradorligi
Eritma havzasining yomon oquvchanligi zarrachalarning notekis taqsimlanishiga olib keladi (masalan, yo'naltirilgan energiya to'planishida kukun oqimining divergensiyasi).
To address these problems, ultrasonic vibration-assisted laser manufacturing (UVA-LM) emerged – by synchronously applying high-frequency ultrasonic vibration (>20 kHz) lazer bilan u eritish havzasining harakatini boshqarish va ishlab chiqarish samaradorligini sinergik yaxshilashga erishish uchun "akustik oqim + kavitatsiya" qo'sh mexanizmidan foydalanadi (1-rasm).
2. Ultrasonik tebranish-Yordamchi lazer qo‘shimchalarini ishlab chiqarish (UVA-AM)
UVA-AM asosan qo'shimchalar ishlab chiqarishda "anizotropiya" va "metallurgiya nuqsonlari" muammolarini hal qilishdan iborat bo'lgan lazer kukunli qatlamli termoyadroviy (LPBF) va yo'naltirilgan energiya to'planishi (DED) uchun qo'llaniladi.
2.1 Jarayon dizayni: ultratovush va qo'shimchalar ishlab chiqarishning aniq ulanishiga qanday erishish mumkin?
UVA-LPBF tizimi
(4-rasm): 40 kHz yuqori{2}}chastotali tebranish piezoelektrik keramik o'zgartirgich tomonidan ishlab chiqariladi va amplitudali transformator orqali substratga uzatiladi, lazerli skanerlash va ultratovushli tebranishning sinxronlashuviga erishiladi (ultratovush quvvati sozlanishi, odatiy amplitudasi 20 mkm);
UVA-DED tizimi
(6-rasm): Kukunli reaktiv traektoriya ultratovush tebranishi bilan boshqariladi, “ultratovush-zarrachalarni ulash modeli” (bashorat aniqligi 97,7%), changning tarqalish burchagi 15,3 darajadan 14,1 darajaga kamayadi va tarqalish bir xilligi 11,5 foizga yaxshilanadi.
2.2 Ishlash samaradorligini oshirish: mikro tuzilma va mexanik xususiyatlarni ikki tomonlama optimallashtirish
Donni tozalash
Misol tariqasida GH5188 yuqori haroratli qotishma-(7-rasm) oladigan boʻlsak, UVA{3}}LPBF oʻrtacha don hajmini 80,91 mkm dan 53,02 mkm gacha, tekstura intensivligini esa 10,37 MUD dan (Multiple Unit.69) gacha kamaytirishi mumkin. mexanik anizotropiyani kamaytirish;
Kengaytirilgan mexanik xususiyatlar
Mikrosertlik: GH5188 qotishmasining o'rtacha qattiqligi ultratovush yordamidan keyin 4,49% ga oshdi (287,7 HV → 300,6 HV);
Cho'zilish xususiyatlari: UVA-DED bilan ishlov berishdan so'ng, 1Cr12Ni3MoVN qotishmasining cho'zilishi 53,8% ga, mustahkamlik va cho'zilish mahsuloti (PSE) 52,9% ga oshdi (13-rasm);
Kamchiliklarni bostirish
Inconel 718/Ti6Al4V kompozit materialida ultratovushli yordam Ti₂Ni intermetal birikmalarining tarkibini 48,3% ga, panjara mos kelmasligini esa 12,7% dan 7,4% gacha kamaytirishi mumkin (9-rasm).
3. Ultrasonik tebranish-Yordamchi lazer qoplamasi (UVA-LC)
Lazer qoplamasi (LC) sirtni mustahkamlashning asosiy texnologiyasidir, ammo an'anaviy LC "mustahkamlash bosqichlarining notekis taqsimlanishi" va "yorilish" ga moyil. UVA{1}}LC ultratovush nazorati orqali qoplama qatlamining "qattiqligi va aşınma qarshiligi" ni ikki tomonlama yaxshilashga erishadi.
3.1 Qurilma dizayni: Ultrasonik tizimning rezonans moslashuvi
UVA-LC tizimi "ultratovush tizimi - substrat - eritilgan hovuz" rezonans mosligini qondirishi kerak (15, 16-rasm):
Ultrasonik chastota: Odatda 20 kHz, ultratovushli amplituda transformatorining uzunligi tebranish energiyasini eritilgan hovuzga samarali o'tkazishni ta'minlash uchun modal tahlil (115-130 mm) orqali optimallashtiriladi;
Substrat dizayni: "yarim{0}}to'lqin uzunligi strukturasi" qabul qilingan (16-rasm) va substrat rezonans chastotasi ultratovush chastotasiga mos kelishini ta'minlash uchun chekli elementlar simulyatsiyasi (ANSYS) qo'llaniladi (xato < 1%).
