02
Valdar myndir og texti
1. Inngangur: Sársaukapunktar hefðbundinnar leysirframleiðslu og fæðing UVA-LM
Hefðbundin leysiframleiðsla stendur frammi fyrir þremur kjarnavandamálum:
Verulegir hitauppstreymi gallar
Mikill hitastig og hröð storknun leiða auðveldlega til aðskilnaðar frumefna, myndun brothættra málmefnasambanda, sprungna og afgangsálags;
Ó-samræmd örbygging
Í vinnslu háþróaðra efna eins og há-óreiðuefnablöndur (HEA) og eldföstum málmblöndur, er hætta á að ó-samræmd örbygging sem einkennist af súlulaga kornum komi fram sem hefur áhrif á stöðugleika frammistöðu;
Lítil skilvirkni í ferlinu
Lélegt vökvamagn bræðsluvatns leiðir til ójafnrar agnadreifingar (td munur á duftstraumi í beinni orkuútfellingu).
To address these problems, ultrasonic vibration-assisted laser manufacturing (UVA-LM) emerged – by synchronously applying high-frequency ultrasonic vibration (>20 kHz) með leysinum notar hann „hljóðstreymi + kavitation“ tvískiptur vélbúnaður til að stjórna hegðun bræðslulaugar og ná fram samverkandi aukningu á frammistöðu framleiðslu (Mynd 1).
2. Ultrasonic Vibration-Assisted Laser Additive Manufacturing (UVA-AM)
UVA-AM er fyrst og fremst notað á leysirduftbeðssamruna (LPBF) og stýrða orkuútfellingu (DED), með það meginmarkmið að taka á vandamálum "anisotropy" og "málmgalla" í aukefnaframleiðslu.
2.1 Aðferðahönnun: Hvernig á að ná nákvæmri tengingu ómskoðunar og aukefnaframleiðslu?
UVA-LPBF kerfi
(Mynd 4): 40 kHz hátíðni titringur er myndaður af piezoelectric keramik transducer og sendur til undirlagsins í gegnum amplitude spenni, sem nær samstillingu á leysiskönnun og úthljóðs titringi (úthljóðsafl er stillanlegt, dæmigerð amplitude er 20 μm);
UVA-DED kerfi
(Mynd 6): Ferli duftstróksins er stjórnað með úthljóðs titringi, sem kemur á "ómhljóðs-kornatengingarlíkani" (spánákvæmni 97,7%), dregur úr dreifingarhorni dufts úr 15,3 gráðu í 14,1 gráðu og bætir einsleitni dreifingar um 11,5%.
2.2 Frammistöðuaukning: Tvöföld hagræðing á örbyggingu og vélrænum eiginleikum
Kornhreinsun
Með því að taka GH5188 há-blendi sem dæmi (Mynd 7), getur UVA-LPBF dregið úr meðalkornastærð úr 80,91 μm í 53,02 μm og {001} áferðarstyrkinn úr 10,37 MUD (Multiple Orientation)6 í marktækt minnkandi straumlína (Multiple Orientation)6. vélræn anisotropy;
Auknir vélrænir eiginleikar
Örhörku: Meðal hörku GH5188 álfelgur jókst um 4,49% eftir ultrasonic aðstoð (287,7 HV → 300,6 HV);
Togeiginleikar: Eftir UVA-DED meðhöndlun jókst lenging 1Cr12Ni3MoVN málmblöndunnar um 53,8% og afurð styrks og lengingar (PSE) jókst um 52,9% (Mynd 13);
Gallabæling
Í Inconel 718/Ti6Al4V samsettu efni getur úthljóðsaðstoð minnkað innihald Ti₂Ni millimálmaefnasambanda um 48,3% og grindarmisræmið úr 12,7% í 7,4% (Mynd 9).
3. Ultrasonic Vibration-Assisted Laser Cladding (UVA-LC)
Laserklæðning (LC) er kjarnatækni til yfirborðsstyrkingar, en hefðbundin LC er viðkvæmt fyrir "ójafnri dreifingu styrkingarfasa" og "sprungu". UVA-LC, með úthljóðsstýringu, nær fram tvöföldum framförum á bæði "hörku og slitþol" klæðningarlagsins.
3.1 Tækjahönnun: Ómun samsvörun á Ultrasonic System
UVA-LC kerfið þarf að uppfylla ómunarsamsvörun „úthljóðkerfis - undirlagsins - bráðnu lauginni (Mynd 15, 16):
Ultrasonic tíðni: Venjulega 20 kHz, lengd ultrasonic amplitude spenni er bjartsýni með formgreiningu (115-130 mm) til að tryggja skilvirka flutning titringsorku til bráðnu laugarinnar;
Hönnun undirlags: „Hálf-bylgjulengdarbygging“ er tekin upp (Mynd 16) og endanlegt frumefni (ANSYS) er notað til að tryggja að ómun undirlagstíðni passi við úthljóðstíðni (villa < 1%).
