Лазер өстәмә җитештерү (AM) технологиясе, югары җитештерү төгәллеге, көчле сыгылучылыгы, һәм автоматлаштыруның югары дәрәҗәсе өстенлекләре белән, автомобиль, медицина, аэрокосмос һ.б. кебек өлкәләрдә төп компонентлар җитештерүдә киң кулланыла (ракета кебек). ягулык очлары, спутник антенна кашыклары, кеше имплантатлары һ.б.). Бу технология матди структураны һәм җитештерүчәнлекне интеграль җитештерү аша басылган өлешләрнең комбинациясен яхшырта ала. Хәзерге вакытта лазер өстәмә җитештерү технологиясе, гадәттә, югары үзәк һәм түбән кырлы энергия тарату белән тупланган Гаос нурын кабул итә. Ләкин, ул еш кына эретүдә югары җылылык градиентларын барлыкка китерә, соңрак күзәнәкләр һәм тупас бөртекләр барлыкка китерә. Балкып формалаштыру технологиясе - бу проблеманы чишүнең яңа ысулы, ул лазер нуры энергиясен таратуны көйләп бастыру эффективлыгын һәм сыйфатын яхшырта.
Традицион алу һәм эквивалент җитештерү белән чагыштырганда, металл өстәмә җитештерү технологиясе кыска җитештерү циклы вакыты, югары эшкәртү төгәллеге, югары материал куллану дәрәҗәсе, өлешләрнең яхшы эшләве кебек өстенлекләргә ия. Шуңа күрә металл өстәмә җитештерү технологиясе аэрокосмос, корал һәм җиһаз, атом энергиясе, биофармацевтика, автомобиль кебек тармакларда киң кулланыла. Дискрет төрү принцибына нигезләнеп, металл өстәмә җитештерү энергия чыганагын куллана (мәсәлән, лазер, дуга, яки электрон нур) порошокны яки чыбыкны эретү өчен, аннары максатлы компонент җитештерү өчен аларны катлам белән катлый. Бу технология кечкенә партияләр, катлаулы структуралар яки персональ өлешләр җитештерүдә зур өстенлекләргә ия. Традицион техниканы кулланып була алмаган яки эшкәртү авыр булган материаллар өстәмә җитештерү ысулларын кулланып әзерләнү өчен дә яраклы. Aboveгарыдагы өстенлекләр аркасында өстәмә җитештерү технологиясе ил күләмендә дә, халыкара дәрәҗәдә дә галимнәрнең игътибарын җәлеп итте. Соңгы берничә дистә елда өстәмә җитештерү технологиясе тиз алга китте. Лазер өстәмә җитештерү җиһазларының автоматлашуы һәм сыгылмалылыгы, шулай ук югары лазер энергия тыгызлыгының һәм югары эшкәртү төгәллегенең тулы өстенлекләре аркасында, лазер өстәмә җитештерү технологиясе югарыда телгә алынган өч металл өстәмә җитештерү технологиясе арасында иң тиз үсеш алды.
Лазерлы металл өстәмә җитештерү технологиясен алга таба LPBF һәм DEDка бүлеп була. 1 нче рәсемдә LPBF һәм DED процессларының типик схематик схемасы күрсәтелгән. LPBF процессы, шулай ук Селектив Лазер Эретү (SLM) буларак та билгеле, порошок карават өслегендә тотрыклы юл буйлап югары энергияле лазер нурларын сканерлап, катлаулы металл компонентлар җитештерә ала. Аннары, порошок эри һәм катламны катыйта. DED процессы нигездә ике бастыру процессын үз эченә ала: лазер эретү һәм лазер чыбык белән тукландыручы өстәмә җитештерү. Бу технологияләрнең икесе дә металл порошокны яки чыбыкны синхрон тукландырып, металл өлешләрен турыдан-туры җитештерә һәм төзәтә ала. LPBF белән чагыштырганда, DED югары җитештерүчәнлеккә һәм зуррак җитештерү өлкәсенә ия. Моннан тыш, бу ысул шулай ук композицион материалларны һәм функциональ дәрәҗәдәге материалларны әзерли ала. Ләкин, DED тарафыннан бастырылган өлешләрнең өслек сыйфаты һәрвакыт начар, һәм максатчан компонентның үлчәм төгәллеген яхшырту өчен соңрак эшкәртү кирәк.
Хәзерге лазер өстәмә җитештерү процессында тупланган Гаус нуры гадәттә энергия чыганагы булып тора. Ләкин, уникаль энергия бүленеше аркасында (югары үзәк, түбән кыр), ул югары җылылык градиентларына һәм эретү бассейнының тотрыксызлыгына китерергә мөмкин. Басма өлешләрнең сыйфатын начар формалаштыру нәтиҗәсе. Моннан тыш, эретелгән бассейнның үзәк температурасы артык югары булса, ул эретү ноктасының металл элементларының парлануына китерәчәк, LBPF процессының тотрыксызлыгын тагын да көчәйтә. Шуңа күрә, күзәнәкнең артуы белән, механик үзлекләр һәм басылган өлешләрнең ару гомере сизелерлек кими. Гаос нурларының тигез булмаган энергия бүленеше шулай ук түбән лазер энергиясен куллану эффективлыгына һәм артык энергия калдыкларына китерә. Яхшырак бастыру сыйфатына ирешү өчен, галимнәр энергия кертү мөмкинлеген контрольдә тоту өчен, лазер көче, сканер тизлеге, порошок катламы калынлыгы, сканерлау стратегиясе кебек процесс параметрларын үзгәртеп, Гаос нурларының кимчелекләрен компенсацияли башладылар. Бу ысулның бик тар эшкәртү тәрәзәсе аркасында, физик чикләүләр оптимизация мөмкинлеген чикли. Мәсәлән, лазер көчен арттыру һәм сканерлау тизлеге югары җитештерүчәнлеккә ирешә ала, ләкин еш кына бастыру сыйфатын корбанга китерә. Соңгы елларда лазер энергиясен таратуны үзгәртү стратегиясе аша үзгәртү җитештерү эффективлыгын һәм бастыру сыйфатын сизелерлек яхшырта ала, бу киләчәктә лазер өстәмә җитештерү технологиясенең үсеш юнәлешенә әверелергә мөмкин. Кояш формалаштыру технологиясе, гадәттә, кирәкле интенсивлыкны тарату һәм тарату үзенчәлекләрен алу өчен, керү нурының дулкын кыры бүленешен көйләүгә карый. Металл өстәмә җитештерү технологиясендә нур формалаштыру технологиясен куллану 2 нче рәсемдә күрсәтелгән.
Лазер өстәмә җитештерүдә нур формалаштыру технологиясен куллану
Традицион Гаус нурларын бастыруның җитешсезлекләре
Металл лазер өстәмә җитештерү технологиясендә, лазер нурының энергия бүленеше басылган өлешләрнең сыйфатына зур йогынты ясый. Гаос нурлары металл лазер өстәмә җитештерү җиһазларында киң кулланылса да, алар тотрыксыз басу сыйфаты, энергияне аз куллану, өстәмә җитештерү процессындагы тар процесс тәрәзәләре кебек җитди кимчелекләрдән интегәләр. Алар арасында порошокның эрү процессы һәм металл лазер кушылу процессында эретелгән бассейн динамикасы порошок катламының калынлыгы белән тыгыз бәйләнгән. Порошокның чәчелүе һәм эрозия зоналары булганлыктан, порошок катламының калынлыгы теоретик көтүдән югарырак. Икенчедән, пар баганасы төп артка реактив бәрелешләргә китерде. Металл парлар арткы дивар белән бәрелешәләр, чәчелгәннәр, алгы дивар буйлап эретелгән бассейнның конвейк мәйданына перпендикуляр сипәләр (3 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә). Лазер нуры һәм чәчкечләр арасындагы катлаулы үзара бәйләнеш аркасында, чыгарылган чәчләр киләсе порошок катламнарының басу сыйфатына җитди йогынты ясарга мөмкин. Моннан тыш, эретелгән бассейндагы ачкычларның формалашуы басылган өлешләрнең сыйфатына да зур йогынты ясый. Басылган кисәкнең эчке күзәнәкләре, нигездә, тотрыксыз йозак тишекләре аркасында килеп чыга.
Нур формалаштыру технологиясендә җитешсезлекләр формалаштыру механизмы
Кояш формалаштыру технологиясе бер үк вакытта берничә үлчәмдә эшне яхшыртуга ирешә ала, бу Гаосия нурларыннан аерылып тора, бер үлчәмдә эшне яхшырта, башка үлчәмнәрне корбан итү бәясенә. Кояш формалаштыру технологиясе эретелгән бассейнның температурасы бүленешен һәм агым характеристикаларын төгәл көйли ала. Лазер энергиясен таратуны контрольдә тотып, кечкенә температура градиенты белән чагыштырмача тотрыклы эретелгән бассейн алына. Тиешле лазер энергиясен тарату порозитикны һәм бөтерелгән кимчелекләрне бастыру, металл өлешләрдә лазер бастыру сыйфатын күтәрү өчен файдалы. Ул җитештерү эффективлыгында һәм порошокны куллануда төрле камилләштерүләргә ирешә ала. Шул ук вакытта, нур формалаштыру технологиясе безгә эшкәртү стратегиясе белән тәэмин итә, процесс дизайны иреген зур азат итә, бу лазер өстәмә җитештерү технологиясендә революцион алгарыш.
Пост вакыты: 28-2024 февраль
