01
Introduzzjoni tal-Karta
Id-Depożizzjoni tal-Enerġija Diretta (DED)-magħrufa wkoll bħala kisi bil-lejżer-hija teknika ta' manifattura addittiva li tutilizza laser ta'-qawwa għolja flimkien ma' sistema ta' tmigħ ta' trab koassjali biex tiffabbrika komponenti tal-metall saff b'saff. B'differenza mill-proċessi tradizzjonali tal-ikkastjar u l-magni, il-proprjetajiet mekkaniċi tas-saffi depożitati f'DED jistgħu jvarjaw b'mod sinifikanti minħabba l-varjazzjoni kontinwa tal-parametri tal-ipproċessar-bħall-għoli tas-saff, il-veloċità tal-iskannjar, u l-qawwa tal-lejżer-matul il-proċess tal-manifattura. Minkejja l-avvanzi numerużi miksuba fit-teknoloġija DED, ir-riċerka fil-valutazzjoni *in-situ* ta' proprjetajiet mekkaniċi-bħall-modulu ta' Young u l-proporzjon ta' Poisson-matul l-ipproċessar għadha skarsa; dan jagħmel il-monitoraġġ *in-}situ* u l-assigurazzjoni tal-kwalità partikolarment kritiċi.
02
**Ħarsa ġenerali tal-istudju**
Dan l-istudju jiżviluppa teknika mingħajr-kuntatt, in-situ għall-valutazzjoni tal-proprjetajiet mekkaniċi ta' materjali pproċessati permezz tal-metodu ta' Depożizzjoni ta' Enerġija Diretta (DED). Din it-teknika innovattiva tintegra l-ultrasoniċi tal-laser femtosecond mal-illustrar tal-lejżer biex tippermetti evalwazzjoni kompletament mingħajr-kuntatt u mhux-distruttiva tal-modulu ta' Young u l-proporzjon ta' Poisson. Billi tuża mewġ ultrasoniku ġġenerat tal-femtosekondi tal-laser-fil-medda ta' frekwenzi GHz għal THz, is-sistema tikseb riżoluzzjoni spazjali sub-micron, u b'hekk tiffaċilita l-evalwazzjoni ta'-kwalità għolja, saff-b'-saff. Biex tindirizza l-isfida tas-sejbien ta' sinjali ultrasoniċi fost il-ħruxija tal-wiċċ inerenti għas-saffi depożitati, it-tim ta' riċerka impjega fl--illustrar bil-lejżer fuq il-post-aktar milli l-illustrar mekkaniku tradizzjonali-li tejjeb b'mod sinifikanti l-iskoperta tal-mewġ ultrasoniku. Testijiet imwettqa taħt diversi kundizzjonijiet ta 'proċessar DED urew li l-proprjetajiet mekkaniċi evalwati b'din it-teknika juru grad għoli ta' konsistenza mar-riżultati miksuba minn testijiet ta 'tensjoni indipendenti mwettqa wara li l-proċess ta' fabbrikazzjoni kien tlesta.
03
**Analiżi Illustrata**
Il-Figura 1 tippreżenta ħarsa ġenerali skematika tal-fluss tax-xogħol ġenerali għat-teknika ta' valutazzjoni tal-proprjetà mekkanika in-situ fil-proċess tad-DED. Hija turi b'mod ċar il-proċedura ewlenija-li tibda mis-sottostrat-li sekwenzjali tlesti l-istima tal-modulu ta 'Young tas-saff depożitat u l-proporzjon ta' Poisson permezz ta 'erba' passi distinti: Pass 1 jutilizza l-laser DED biex tesegwixxi l-proċess DED, fużjoni u tiddepożita trab tal-metall biex tifforma saff DED u ħxuna ta 'madwar 10 μm; Il-pass 2 mill-ġdid-għandu laser tal-illustrar (li jista' jkun l-istess apparat bħall-laser DED) biex iwettaq illustrar tal-lejżer; permezz tat-tidwib mill-ġdid, dan il-proċess joħloq saff lixx imdewweb mill-ġdid fuq il-wiċċ tal-materjal depożitat, u jnaqqas il-ħruxija medja aritmetika għal madwar 0.3 μm; Il-pass 3 juża laser femtosecond biex jeċita u jkejjel mewġ ultrasoniku fil-medda ta 'frekwenza GHz–THz fir-reġjun solidifikat wara l-illustrar; Il-pass 4 jistma l-modulu ta' Young u l-proporzjon ta' Poisson ibbażat fuq is-sinjali ultrasoniċi mkejla, flimkien mar-relazzjonijiet ta' stress-razza. Id-dijagramma fiha wkoll annotazzjonijiet korrispondenti li jenfasizzaw it-tagħmir tal-laser ewlieni u l-bidliet morfoloġiċi tal-wiċċ assoċjati ma' kull pass, u b'hekk tipprovdi turija viżwali tal-karatteristiċi kompletament mhux{-tal-kuntatt u mhux-distruttivi tat-teknika fil-fluss tax-xogħol kollu tagħha ta' "depożizzjoni–illustrar–detezzjoni–stima”.
Il-Figura 2 tippreżenta analiżi komparattiva komprensiva li tinvestiga l-impatt tal-illustrar bil-lejżer fuq il-ħruxija tal-wiċċ tas-saffi tal-metall DED. Li tikkonsisti minn tliet subfiguri-(a), (b), u (c)-l-analiżi titwettaq fuq tliet dimensjonijiet: parametri kwantitattivi, morfoloġija makroskopika, u topografija mikroskopika, b'fokus ċentrali fuq l-aħjar sett ta' parametri tal-illustrar identifikati għall-kampjun I-11. Is-sottofigura (a) turi tabella kwantitattiva tal-valuri tal-ħruxija tal-wiċċ li tikkorrispondi għal 16-il kombinazzjoni ta 'parametri distinti tal-illustrar, li jkopru poteri tal-illustrar ta' 200-350 W u veloċitajiet tal-illustrar ta '13-21 mm/s. Din it-tabella tinnota l-valuri attwali ta' Ra mkejla wara l-illustrar ta' 16-il binarju ta' -saff wieħed fuq il-kampjun I, u tidentifika b'mod ċar il-kombinazzjoni ta' 300 W + 18 mm/s bħala l-aħjar sett ta' parametri (I-11, Ra=0.31 μm); barra minn hekk, jenfasizza kwistjonijiet assoċjati ma' firxiet ta' parametri oħra-speċifikament, valuri ta' ħruxija ogħla li jirriżultaw minn kombinazzjonijiet ta'-qawwa baxxa,-veloċità għolja, u t-tendenza għal -qawwa għolja, kombinazzjonijiet ta'-veloċità baxxa li jinduċu ċaqliq tal-wiċċ minħabba l-evaporazzjoni tat-trab. Is-Subfigura (b) tippreżenta paragun makroskopiku mill-qrib tal-kampjun I-11 qabel u wara l-illustrar bil-parametri ottimali, li turi viżwalment titjib sinifikanti fil-flatness tal-wiċċ u l-uniformità wara l-proċess tal-illustrar. Is-sottofigura (c) tipprovdi ħarsa komparattiva ta 'immaġini tal-mikroskopju ottiku (fi skala konsistenti ta' 40 μm) li turi l-kampjun I-11 wara l-aħjar ippolixxjar (xellug) kontra l-istat mhux illustrat tiegħu (lemin); il-wiċċ mhux illustrat huwa kkaratterizzat minn abbundanza ta 'partiċelli ta' trab mhux imdewweb, irregolarità sinifikanti, u dehra aktar skura li tirriżulta mit-tifrix tad-dawl, filwaqt li l-wiċċ illustrat huwa prattikament ħieles minn trab mhux imdewweb, jidher ċatt u lixx, u juri riflessjoni tad-dawl uniformi. Fl-aħħar mill-aħħar, dan is-sett ta 'parametri ottimali naqqas il-ħruxija tal-wiċċ minn valur inizjali ta' 4.2 μm għal 0.31 μm-rata ta 'titjib ta' 93%. Permezz ta 'dan il-paragun tripartitiku li jinkludi data kwantitattiva, morfoloġija makroskopika u topografija mikroskopika, iċ-ċifra tivvalida b'mod effettiv l-effikaċja tal-illustrar tal-lejżer fit-tnaqqis tal-ħruxija tal-wiċċ tas-saffi tal-metall DED filwaqt li fl-istess ħin tistabbilixxi l-aħjar parametri tal-proċess għall-illustrar tal-lejżer.
