01
Папер Интродуцтион
Ласерска производња адитива често резултира крупним зрнима због високих температурних градијента. Традиционална ултразвучна помоћ-типа може да рашчишћава зрна, али се суочава са два главна изазова: прво, ултразвучна енергија се смањује како се висина штампања повећава, што доводи до грубих зрна на врховима великих компоненти; друго, ултразвук-високог интензитета може да изазове ефекте кавитације који лако стварају дефекте пора.
Истраживачки тим са Северозападног политехничког универзитета предложио је бе-бесконтактну ултразвучну технологију, интегришући ултразвучни уређај са млазницом и уводећи ултразвук кроз ваздушни медијум. Овај метод разбија традиционално уверење да се „прочишћавање зрна мора ослањати на кавитацију“, користећи чисте акустичне ефекте струјања да би се постигле равномерно густе фино равноосно зрнасте структуре по целој висини великих узорака Инцонел 718 и 316Л, значајно побољшавајући снагу и решавајући индустријски изазов неравних микроструктура у великим компонентама.
02
Преглед
Ова студија има за циљ да реши уска грла неуједначене микроструктуре и осетљивости на дефекте у производњи адитива уз помоћ ултразвука{0}}. Истраживачки тим је развио бесконтактни ултразвучни систем који се креће са ласерском главом, обезбеђујући да базен растопљеног материјала прима константан унос енергије испод прага кавитације.
Експерименти показују да традиционални контактни ултразвук не успева када висина штампе пређе 15 мм, док нова технологија одржава уједначена фина зрна на висини од 100 мм, без кавитационих дефеката. Механистичке студије показују да ултразвук ниског -интезитета индукује високо-осцилаторни ток (акустично струјање) у базену растопа, узрокујући растуће кракове дендрита да се ломе због замора и формирају нова језгра, чиме се рафинишу зрна. Ово откриће коригује једнострано-разумевање академске заједнице о ултразвучном механизму за пречишћавање зрна и пружа универзалан и поуздан нови приступ за производњу металних адитива високих{7}}учинака.
03
Илустрована анализа
Слика 1 пружа директно поређење два техничка приступа. Слика (а) приказује бесконтактни режим који је предложен у овој студији, где се ултразвучни претварач помера са млазницом како би се обезбедио константан унос енергије; Слика (б) приказује традиционални контактни начин, где се ултразвук преноси кроз подлогу. Из резултата ЕБСД узорака великих-величина (ф-х), може се видети да контактна метода (х) не успева у горњем делу узорка, са зрнцима која се грубо формирају у стубасте структуре; док бесконтактна метода (ф) одржава уједначена фина равноосна зрна по целој висини од 100 мм. Поред тога, подаци о механичким перформансама на сликама (и-к) указују на то да бе-метода без контакта (ЛУ) не само да значајно побољшава снагу, већ и показује веома мало расипање података, што показује високу поузданост процеса.
Слика 2 истиче предности ултразвука ниског{1}}интензитета у контроли кварова. Морфологија једноструког-облачења на слици (а-и) показује да како се интензитет ултразвука повећава до високог опсега, трагови растопа показују озбиљна испупчења, удубљења, па чак и дисконтинуитете (и), који су узроковани насилним колапсом кавитационих мехурића. Насупрот томе, трагови растаљеног материјала третирани ултразвуком ниског{6}}интензитета (б-е) имају глатке и непрекидне површине, упоредиве са стањем без ултразвука. Резултати ЦТ скенирања (к-п) даље квантификују порозност; ултразвук-високог интензитета доводи до пораста порозности, док ултразвук{11}}ниског интензитета који се користи у овој студији једва повећава порозност, обезбеђујући високу густину штампаних делова.
04
Резиме
1. Предложена и успешно примењена бесконтактна технологија за производњу адитива са ласером ниског интензитета-, ефективно избегавајући два главна проблема традиционалних -ултразвучних техника високог интензитета-неједнаке микроструктуре и унутрашњих дефеката-при производњи великих металних делова;
2. Кроз механичко истраживање, кориговао је традиционално једно-разумевање у академским круговима у вези са ултразвучним механизмима за пречишћавање зрна, демонстрирајући ефекат чистог акустичког струјања, где -осцилујући токови високе фреквенције изазивају лом дендрита замором, постижући значајну хомогенизацију зрна;
3. Ова технологија обезбеђује опште решење високих-перформанси, веома доследно за адитивну производњу различитих метала као што су Инцонел 718 и 316Л;
4. Резултати истраживања нису само практично драгоцени у области производње адитива, већ такође пружају важне теоријске основе и упутства за процесе за друге технологије прераде које укључују очвршћавање растопљеног базена, као што су заваривање и облагање.
