01
Inngangur í pappír
Framleiðsla á leysiefnablöndu leiðir oft til gróft korna vegna mikillar hitastigs. Hefðbundin úthljóðsaðstoð af gerðinni -snerti getur betrumbætt korn en stendur frammi fyrir tveimur stórum áskorunum: Í fyrsta lagi minnkar úthljóðsorka eftir því sem prenthæð eykst, sem leiðir til grófra korna efst á stórum hlutum; í öðru lagi getur há-ómskoðun framkallað kavitunaráhrif sem auðveldlega skapa galla í svitahola.
Rannsóknarteymi frá Northwestern Polytechnical University lagði til -snertilausa úthljóðstækni, samþætti úthljóðsbúnaðinn við stútinn og setti ómskoðun í gegnum loftmiðil. Þessi aðferð brýtur hina hefðbundnu trú um að „kornfágun verður að treysta á kavitation“, með því að nýta hreina hljóðstreymisáhrif til að ná fram jafnþéttum fínum jafnásum kornbyggingum í fullri hæð stórra Inconel 718 og 316L sýnishorna, sem eykur styrkleika verulega og tekur á viðfangsefnum iðnaðarins sem felst í ójöfnum örbyggingum í stórum íhlutum.
02
Yfirlit
Þessi rannsókn miðar að því að takast á við flöskuhálsa ójafnrar örbyggingar og gallanæmis í ómskoðunar-aðstoðinni aukefnaframleiðslu. Rannsóknarteymið þróaði snertilausa úthljóðskerfi sem hreyfist með leysihausnum, sem tryggir að bræðslulaugin fái stöðugt orkuinntak undir kavitationsþröskuldinum.
Tilraunir sýna að hefðbundin snertiómskoðun mistekst þegar prenthæðin fer yfir 15 mm, en nýja tæknin heldur samræmdu fínu kornum innan 100 mm hæðar, án kavitagalla. Vélrænar rannsóknir benda til þess að ómskoðun með lítilli-styrkleika framkalli há-sveifluflæði (hljóðstreymi) í bræðslupottinum, sem veldur því að vaxandi dendrit-armar verða fyrir þreytubrotum og mynda nýja kjarna, og þar með betrumbæta kornin. Þessi uppgötvun leiðréttir einhliða-skilning fræðasamfélagsins á ómhljóðsfínhreinsunarbúnaði og veitir alhliða og áreiðanlega nýja nálgun fyrir-afkastamikil málmaaukefnaframleiðslu.
03
Myndskreytt greining
Mynd 1 sýnir beinan samanburð á tveimur tæknilegum aðferðum. Mynd (a) sýnir ó-snertiham sem lagt er til í þessari rannsókn, þar sem úthljóðsmælirinn hreyfist með stútnum til að tryggja stöðugt orkuinntak; Mynd (b) sýnir hefðbundinn snertiham, þar sem ómskoðun er send í gegnum undirlagið. Af EBSD niðurstöðum úr stórum-sýnum (f-h) má sjá að snertiaðferðin (h) mistekst í efri hluta sýnisins, þar sem korn grófast í súlulaga uppbyggingu; en snertilausa aðferðin (f) viðheldur jöfnum fínum jafnásum kornum um alla 100 mm hæðina. Að auki benda vélrænni frammistöðugögnin á myndum (i-k) til þess að snertilaus aðferðin (LU) bætir ekki aðeins verulega styrk heldur sýnir einnig mjög litla gagnadreifingu, sem sýnir mikla áreiðanleika ferlisins.
Mynd 2 dregur fram kosti lítillar-ómskoðunar við gallastjórnun. Formgerð stakrar-laga klæðningar á mynd (a-i) sýnir að þegar ómhljóðsstyrkur eykst á hátt svið, sýna bræðslusporin miklar bungur, gryfjur og jafnvel ósamfellur (i), sem orsakast af kröftugu hruni kavitunarbóla. Aftur á móti hafa bræðsluspor sem eru meðhöndluð með lágum-styrkleika ómskoðun (b-e) slétt og samfellt yfirborð, sambærilegt við ástandið án ómskoðunar. Niðurstöður tölvusneiðmynda (k-p) mæla gropið frekar; ómskoðun með mikilli-styrkleika leiðir til aukins grops, en lág-ómskoðun sem notuð er í þessari rannsókn eykur varla grop, sem tryggir mikinn þéttleika prentaðra hluta.
04
Samantekt
1. Lagði til og tókst að beita ó-snertilausri-úthljóðs-aðstoððri leysisaukefnaframleiðslutækni, sem kom í veg fyrir tvö meginvandamál hefðbundinnar snertihá-úthljóðstækni-ójafnrar örbyggingar og innri galla-við framleiðslu á stórum málmhlutum;
2. Með vélrænum rannsóknum, leiðrétti hefðbundinn einhliða-skilning í akademíunni varðandi úthljóðsfínhreinsunaraðferðir, sem sýndi fram á hreina hljóðstraumsáhrifin, þar sem há-tíðni sveifluflæði framkallar dendritþreytubrot, sem nær marktækri kornfágun og einsleitni;
3. Þessi tækni veitir afkastamikilli-afkastamikilli almennri lausn fyrir aukaframleiðslu ýmissa málma eins og Inconel 718 og 316L;
4. Rannsóknarniðurstöðurnar eru ekki aðeins hagnýtt verðmætar á sviði aukefnaframleiðslu heldur veita einnig mikilvægar fræðilegar undirstöður og aðferðarleiðbeiningar fyrir aðra vinnslutækni sem felur í sér storknun bráðna laugar, svo sem suðu og klæðningu.
