01
Introduzzjoni tal-Karta
Il-manifattura tal-addittivi tal-lejżer spiss tirriżulta fi ħbub oħxon minħabba gradjenti ta 'temperatura għolja. L-assistenza ultrasonika tat-tip ta' kuntatt-tradizzjonali tista' tirfina l-ħbub iżda tiffaċċja żewġ sfidi ewlenin: l-ewwel, l-enerġija ultrasonika tonqos hekk kif jiżdied l-għoli tal-istampar, li jwassal għal ħbub oħxon fil-wiċċ ta 'komponenti kbar; it-tieni, ultrasound ta 'intensità għolja- jista' jinduċi effetti ta 'cavitation li faċilment joħolqu difetti fil-pori.
Tim ta 'riċerka mill-Università Politeknika tal-Northwestern ippropona teknoloġija ultrasonika mingħajr-kuntatt, li jintegra l-apparat ultrasoniku maż-żennuna u jintroduċi ultrasound permezz ta' mezz ta 'l-arja. Dan il-metodu jikser it-twemmin tradizzjonali li "raffinament tal-qamħ għandu jiddependu fuq il-cavitation", bl-użu ta 'effetti ta' streaming akustiku pur biex jinkisbu strutturi uniformi densi tal-qamħ equiaxed fin matul l-għoli sħiħ ta 'kampjuni kbar ta' Inconel 718 u 316L, itejjeb b'mod sinifikanti s-saħħa u jindirizza l-isfida tal-industrija ta 'mikrostrutturi irregolari f'komponenti kbar.
02
Ħarsa ġenerali
Dan l-istudju għandu l-għan li jindirizza l-konġestjonijiet tal-mikrostruttura irregolari u s-suxxettibilità tad-difetti fil-manifattura addittiva assistita mill-ultrasound-. It-tim ta 'riċerka żviluppa sistema ultrasonika mingħajr-kuntatt li tiċċaqlaq mar-ras tal-lejżer, u tiżgura li l-pool tat-tidwib jirċievi input ta' enerġija kostanti taħt il-limitu tal-cavitation.
L-esperimenti juru li l-ultrasound tal-kuntatt tradizzjonali jonqos meta l-għoli tal-istampar jaqbeż il-15mm, filwaqt li t-teknoloġija l-ġdida żżomm ħbub fini uniformi f'għoli ta '100mm, mingħajr difetti ta' cavitation. Studji mekkanistiċi jindikaw li l-ultrasound ta' intensità-baxxa jinduċi fluss oxxillatorju ta' frekwenza-għoli (streaming akustiku) fil-pool tat-tidwib, u jikkawża li l-armi tad-dendriti li qed jikbru jgħaddu minn ksur tal-għeja u jiffurmaw nuklei ġodda, u b'hekk jirfinaw il-ħbub. Din l-iskoperta tikkoreġi l-fehim wieħed-tal-komunità akkademika tal-mekkaniżmu tar-raffinament tal-qamħ tal-ultrasound u tipprovdi approċċ ġdid universali u affidabbli għall-manifattura tal-addittivi tal-metall b'rendiment għoli-.
03
Analiżi Illustrata
Il-Figura 1 tipprovdi paragun dirett taż-żewġ approċċi tekniċi. Il-Figura (a) turi l-mod mhux ta '-kuntatt propost f'dan l-istudju, fejn it-transducer ultrasoniku jiċċaqlaq biż-żennuna biex jiżgura input ta' enerġija kostanti; Figura (b) turi l-mod ta 'kuntatt tradizzjonali, fejn l-ultrasound huwa trażmess permezz tas-sottostrat. Mir-riżultati tal-EBSD ta' kampjuni ta' daqs-kbir (f-h), wieħed jista' jara li l-metodu ta' kuntatt (h) ifalli fil-parti ta' fuq tal-kampjun, bil-ħbub li jgħaqqdu fi strutturi kolonni; billi l-metodu mingħajr-kuntatt (f) iżomm ħbub ekwiassi fini uniformi tul l-għoli kollu ta' 100 mm. Barra minn hekk, id-dejta tal-prestazzjoni mekkanika f'Figuri (i-k) tindika li l-metodu mhux-tal-kuntatt (LU) mhux biss itejjeb b'mod sinifikanti s-saħħa iżda juri wkoll tixrid baxx ħafna tad-dejta, li juri l-affidabbiltà għolja tal-proċess.
Il-Figura 2 tenfasizza l-vantaġġi tal-ultrasound ta'-intensità baxxa fil-kontroll tad-difetti. Il-morfoloġija tal-kisi tal-binarju wieħed-fil-Figura (a-i) turi li hekk kif l-intensità tal-ultrasound tiżdied għal medda għolja, il-binarji tat-tidwib juru projjezzjoni severa, ħofor, u anke discontinuities (i), li huma kkawżati mill-kollass vjolenti tal-bżieżaq tal-cavitation. B'kuntrast, il-binarji tat-tidwib ittrattati b'ultrasound ta' intensità baxxa-(b-e) għandhom uċuħ lixxi u kontinwi, komparabbli mal-istat mingħajr ultrasound. Ir-riżultati tal-iskanjar tas-CT (k-p) jikkwantifikaw aktar il-porożità; ultrasound ta'-intensità għolja jwassal għal żieda qawwija fil-porożità, filwaqt li l-ultrasound ta'-intensità baxxa użata f'dan l-istudju bilkemm iżid il-porożità, u jiżgura densità għolja tal-partijiet stampati.
04
Sommarju
1. Ipproponiet u applikat b'suċċess teknoloġija tal-manifattura tal-addittivi tal-laser mhux ta' kuntatt{-intensità-baxxa-assistita-, li tevita b'mod effettiv iż-żewġ kwistjonijiet ewlenin ta 'tekniki tradizzjonali ultrasoniċi ta' kuntatt-intensità għolja-mikrostruttura irregolari u difetti interni-meta jimmanifatturaw partijiet kbar tal-metall;
2. Permezz ta 'riċerka mekkanistika, ikkoreġiet il-fehim tradizzjonali ta' -naħa waħda fl-akkademja dwar mekkaniżmi ta 'raffinament tal-qamħ ultrasoniku, li juri l-effett ta' streaming akustiku pur, fejn flussi oxxillanti ta 'frekwenza għolja -induċi ksur tal-għeja tad-dendrite, kisba raffinar u omoġenizzazzjoni sinifikanti tal-qamħ;
3. Din it-teknoloġija tipprovdi soluzzjoni ġenerali ta'-prestazzjoni għolja, konsistenti ħafna għall-manifattura addittiva ta' diversi metalli bħal Inconel 718 u 316L;
4. Ir-riżultati tar-riċerka mhumiex biss prattikament ta 'valur fil-qasam tal-manifattura addittiva iżda jipprovdu wkoll pedamenti teoretiċi importanti u gwida tal-proċess għal teknoloġiji oħra ta' proċessar li jinvolvu solidifikazzjoni tal-pool imdewweb, bħall-iwweldjar u l-kisi.
