01
Inngangur í pappír
Directed Energy Deposition (DED)-einnig þekkt sem leysirklæðning-er aukefnisframleiðslutækni sem notar há-aflsleysir ásamt koaxialduftfóðrunarkerfi til að búa til málmhluta lag fyrir lag. Ólíkt hefðbundnum steypu- og vinnsluferlum geta vélrænir eiginleikar laganna sem settir eru inn í DED verið verulega breytilegir vegna stöðugrar sveiflu í vinnslubreytum-eins og hæð lags, skönnunarhraða og leysirafls-meðan á framleiðsluferlinu stendur. Þrátt fyrir þær fjölmörgu framfarir sem náðst hafa í DED tækni, eru rannsóknir á *in-situ* mati á vélrænum eiginleikum-eins og Youngs stuðull og Poisson hlutfalli-af skornum skammti. þetta gerir *á{10}}stað* vöktun og gæðatryggingu sérstaklega mikilvæg.
02
**Yfirlit yfir rannsóknina**
Þessi rannsókn þróar-snertilausa,-tækni til að meta vélræna eiginleika efna sem unnið er með aðferðinni Directed Energy Deposition (DED). Þessi nýstárlega tækni samþættir femtósekúndu leysir ómskoðun með leysislípun til að gera algjörlega ó-snertingu og ekki-eyðandi mat á stuðuli Young og Poissons hlutfalli. Með því að nota femtósekúndu leysir-myndaðar úthljóðsbylgjur á GHz til THz tíðnisviði, nær kerfið undir-míkron staðbundinni upplausn og auðveldar þar með há-gæði, lag-fyrir-lagsmat. Til að takast á við áskorunina um að greina úthljóðsmerki innan um yfirborðsrjúfleika sem felst í útfelldum lögum, notaði rannsóknarteymið við -situ leysisfægingu-frekar en hefðbundna vélræna fæging-sem jók greinanlegleika úthljóðsbylgnanna verulega. Prófanir sem gerðar voru við ýmsar DED vinnsluaðstæður sýndu fram á að vélrænni eiginleikarnir sem metnir eru með þessari tækni sýna mikla samræmi við niðurstöðurnar sem fengnar eru úr óháðum togprófum sem gerðar voru eftir að framleiðsluferlinu var lokið.
03
**Myndskreytt greining**
Mynd 1 sýnir skýringarmynd yfir heildarverkflæðið fyrir -meðræna eiginleika matstækni á staðnum innan DED ferlisins. Það sýnir greinilega kjarnaferlið-sem byrjar á undirlaginu-sem lýkur í röð á mati á Young's stuðuli lagsins og Poissons hlutfalli í fjórum aðskildum skrefum: Í skrefi 1 er DED leysirinn notaður til að framkvæma DED ferlið, sameinar og setur saman málmþykkt yfirborðs duft og myndar um það bil DED1 þykkt duftlag. μm; Skref 2 endur-miðar fægja leysir (sem gæti verið sama tæki og DED leysirinn) til að framkvæma leysislípun; í gegnum endurbræðslu myndar þetta ferli slétt endurbræðslulag á yfirborði efnisins sem er útfellt, sem dregur úr meðaltalsgrófleika í um það bil 0,3 μm; Skref 3 notar femtósekúndu leysir til að örva og mæla úthljóðsbylgjur innan GHz–THz tíðnisviðsins innan storkna svæðisins eftir fæging; Skref 4 metur stuðulinn Young og Poissons hlutfallið byggt á mældum úthljóðsmerkjum, í tengslum við streitu-spennutengsl. Skýringarmyndin inniheldur einnig samsvarandi skýringar sem undirstrika lykil leysibúnaðinn og formfræðilegar breytingar á yfirborði sem tengjast hverju skrefi, og gefur þannig sjónræna sýningu á fullkomlega -snertilausum og ekki-eyðandi eiginleikum tækninnar í öllu "útfelling-fægja-skynjun-mat" verkflæði hennar.
Mynd 2 sýnir yfirgripsmikla samanburðargreiningu sem rannsakar áhrif leysisfægingar á yfirborðsgrófleika DED málmalaga. Greiningin samanstendur af þremur undirmyndum-(a), (b) og (c)- og fer greiningin fram á þremur víddum: megindlegum breytum, stórsæjum formgerð og smásæja landslagi, með miðlægri áherslu á ákjósanlegasta sett af fægibreytum sem auðkenndar eru fyrir sýni I-11. Undirmynd (a) sýnir megindlega töflu yfir ójöfnunargildi yfirborðs sem samsvara 16 mismunandi samsetningum fægjabreytu, sem spannar fægjakrafta 200–350 W og fægjahraða 13–21 mm/s. Þessi tafla gefur skýringar á raunverulegum Ra-gildum sem mæld eru eftir að 16 einlaga-laga spor á sýni I hafa verið slípað, og auðkennir greinilega 300 W + 18 mm/s samsetninguna sem ákjósanlegasta færibreytusettið (I-11, Ra=0.31 μm); ennfremur undirstrikar það vandamál sem tengjast öðrum færibreytusviðum-sérstaklega, hærra ójöfnunargildi sem stafa af lágu-afli, miklum-hraðasamsetningum og tilhneigingu til mikilla-afls, lágs-hraðasamsetninga til að valda yfirborðsbylgju vegna duftgufunar. Undirmynd (b) sýnir nærmynd af stórsæjum samanburði á sýni I-11 fyrir og eftir slípun með ákjósanlegum breytum, sem sýnir sjónrænt marktæka framför í flatleika og einsleitni yfirborðs eftir fægjaferlið. Undirmynd (c) veitir samanburðarmynd af sjónsmásjármyndum (í stöðugum mælikvarða 40 μm) sem sýnir sýni I-11 eftir ákjósanlega fægja (til vinstri) á móti óslípuðu ástandi þess (hægri); óslípað yfirborðið einkennist af gnægð óblandaðra duftagna, umtalsverðu ójafnvægi og dekkra útliti sem stafar af ljósdreifingu, en fágað yfirborðið er nánast laust við óblandað duft, virðist flatt og slétt og sýnir einsleita ljósendurkast. Að lokum minnkaði þetta ákjósanlega færibreytusett yfirborðsgrófleika úr upphafsgildi upp á 4,2 μm í 0,31 μm - sem er 93% batahlutfall. Með þessum þríhliða samanburði sem nær yfir megindleg gögn, stórsæja formgerð og smásjá landfræðilega, staðfestir myndin á áhrifaríkan hátt virkni leysisfægingar til að draga úr yfirborðsgrófleika DED málmalaga en samtímis koma á bestu ferlibreytum fyrir leysislípun.
