Tha teicneòlas saothrachadh cur-ris laser (AM), le na buannachdan aige de chruinneas saothrachaidh àrd, sùbailteachd làidir, agus ìre àrd de fèin-ghluasad, air a chleachdadh gu farsaing ann a bhith a’ dèanamh prìomh phàirtean ann an raointean leithid càraichean, meidigeach, itealain, msaa (leithid rocaid nozzles connaidh, camagan antenna saideal, implantan daonna, msaa). Faodaidh an teicneòlas seo coileanadh measgachadh de phàirtean clò-bhuailte a leasachadh gu mòr tro saothrachadh aonaichte de structar stuthan agus coileanadh. Aig an àm seo, mar as trice bidh teicneòlas saothrachaidh cur-ris laser a’ gabhail ri beam Gaussian cuimsichte le cuairteachadh lùth àrd sa mheadhan agus iomall ìosal. Ach, bidh e gu tric a’ gineadh caiseadan teirmeach àrd anns an leaghadh, a’ leantainn gu cruthachadh pores agus gràinnean garbh. Tha teicneòlas cumadh beam na dhòigh ùr air an duilgheadas seo fhuasgladh, a leasaicheas èifeachdas clò-bhualaidh agus càileachd le bhith ag atharrachadh cuairteachadh lùth beam laser.
An coimeas ri toirt air falbh traidiseanta agus saothrachadh co-ionann, tha buannachdan aig teicneòlas saothrachaidh cuir-ris meatailt leithid ùine cearcall saothrachaidh goirid, mionaideachd giollachd àrd, ìre cleachdaidh stuthan àrd, agus coileanadh iomlan math de phàirtean. Mar sin, thathas a’ cleachdadh teicneòlas saothrachaidh cuir-ris meatailt gu farsaing ann an gnìomhachasan leithid aerospace, armachd agus uidheamachd, cumhachd niuclasach, biopharmaceuticals, agus càraichean. Stèidhichte air prionnsapal cruachadh air leth, bidh saothrachadh cuir-ris meatailt a’ cleachdadh stòr lùtha (leithid leusair, arc, no beam dealanach) gus am pùdar no an uèir a leaghadh, agus an uairsin gan cruachadh le còmhdach gus am pàirt targaid a dhèanamh. Tha buannachdan mòra aig an teicneòlas seo ann a bhith a’ dèanamh batches beaga, structaran iom-fhillte, no pàirtean pearsanaichte. Tha stuthan nach urrainn a bhith no a tha duilich an làimhseachadh le bhith a’ cleachdadh dhòighean traidiseanta cuideachd freagarrach airson an ullachadh a’ cleachdadh dòighean saothrachaidh cuir-ris. Mar thoradh air na buannachdan gu h-àrd, tha teicneòlas saothrachaidh cuir-ris air aire fharsaing a tharraing bho sgoilearan aig an taigh agus gu h-eadar-nàiseanta. Anns na deicheadan mu dheireadh, tha teicneòlas saothrachaidh cur-ris air adhartas luath a dhèanamh. Mar thoradh air fèin-ghluasad agus sùbailteachd uidheamachd saothrachaidh cuir-ris laser, a bharrachd air na buannachdan coileanta a thaobh dùmhlachd lùth laser àrd agus mionaideachd giollachd àrd, tha teicneòlas saothrachaidh cuir-ris laser air an teicneòlas saothrachaidh cuir-ris as luaithe a leasachadh am measg nan trì teicneòlasan saothrachaidh cuir-ris meatailt air an deach iomradh a thoirt gu h-àrd.
Faodar teicneòlas saothrachaidh cuir-ris meatailt laser a roinn tuilleadh ann an LPBF agus DED. Tha Figear 1 a’ sealltainn diagram sgeamach àbhaisteach de phròiseasan LPBF agus DED. Faodaidh am pròiseas LPBF, ris an canar cuideachd Melting Laser Roghnach (SLM), co-phàirtean meatailt iom-fhillte a dhèanamh le bhith a’ sganadh sailean laser àrd-lùth air slighe stèidhichte air uachdar leabaidh pùdar. An uairsin, bidh am pùdar a 'leaghadh agus a' daingneachadh còmhdach le còmhdach. Tha pròiseas DED gu ìre mhòr a’ toirt a-steach dà phròiseas clò-bhualaidh: tasgadh leaghaidh leusair agus saothrachadh cuir-ris beathachaidh uèir laser. Faodaidh an dà theicneòlas seo pàirtean meatailt a dhèanamh agus a chàradh gu dìreach le bhith a’ biathadh pùdar meatailt no uèir gu sioncronaich. An coimeas ri LPBF, tha cinneasachd nas àirde aig DED agus raon saothrachaidh nas motha. A bharrachd air an sin, faodaidh an dòigh seo cuideachd stuthan co-dhèanta agus stuthan le inbhe gnìomh ullachadh. Ach, tha càileachd uachdar nam pàirtean a tha air an clò-bhualadh le DED an-còmhnaidh dona, agus tha feum air giollachd às deidh sin gus cruinneas meudachd na h-earrainn targaid a leasachadh.
Anns a’ phròiseas saothrachaidh cuir-ris laser gnàthach, mar as trice is e an giùlan Gaussian cuimsichte an stòr lùtha. Ach, air sgàth a chuairteachadh lùth sònraichte (meadhan àrd, oir ìosal), tha e dualtach caiseadan teirmeach àrd adhbhrachadh agus neo-sheasmhachd an amar leaghaidh. Mar thoradh air droch chàileachd cruthachadh phàirtean clò-bhuailte. A bharrachd air an sin, ma tha teòthachd meadhan an amar leaghte ro àrd, bheir e air na h-eileamaidean meatailt puing leaghaidh ìosal vaporize, a’ dèanamh nas miosa de neo-sheasmhachd pròiseas LBPF. Mar sin, le àrdachadh ann am porosity, tha feartan meacanaigeach agus beatha sgìth nam pàirtean clò-bhuailte air an lughdachadh gu mòr. Tha cuairteachadh lùth neo-chòmhnard giùlan Gaussian cuideachd a’ leantainn gu èifeachdas cleachdadh lùth laser ìosal agus cus sgudal lùtha. Gus càileachd clò-bhualaidh nas fheàrr a choileanadh, tha sgoilearan air tòiseachadh a’ sgrùdadh dìoladh airson uireasbhaidhean giùlan Gaussian le bhith ag atharrachadh paramadairean pròiseas leithid cumhachd laser, astar sganaidh, tiugh còmhdach pùdar, agus ro-innleachd sganaidh, gus smachd a chumail air comasachd cuir a-steach lùth. Mar thoradh air an uinneag giollachd glè chumhang den dòigh seo, tha cuingealachaidhean corporra stèidhichte a’ cuingealachadh comasachd tuilleadh optimization. Mar eisimpleir, faodaidh àrdachadh cumhachd laser agus astar sganaidh èifeachdas saothrachaidh àrd a choileanadh, ach gu tric thig e aig cosgais ìobairt càileachd clò-bhualaidh. Anns na beagan bhliadhnaichean a dh ’fhalbh, faodaidh atharrachadh cuairteachadh lùth leusair tro ro-innleachdan cumadh beam leasachadh mòr a thoirt air èifeachdas saothrachaidh agus càileachd clò-bhualaidh, a dh’ fhaodadh a bhith na stiùireadh leasachaidh air teicneòlas saothrachaidh cuir-ris laser san àm ri teachd. Tha teicneòlas cumadh beam mar as trice a’ toirt iomradh air a bhith ag atharrachadh cuairteachadh aghaidh tonn an beam cuir a-steach gus na feartan cuairteachaidh agus iomadachaidh dian a tha thu ag iarraidh fhaighinn. Tha cleachdadh teicneòlas cumadh beam ann an teicneòlas saothrachaidh cuir-ris meatailt ri fhaicinn ann am Figear 2.
Cur an sàs teicneòlas cumadh beam ann an saothrachadh cur-ris laser
Na h-uireasbhaidhean ann an clò-bhualadh giùlan traidiseanta Gaussian
Ann an teicneòlas saothrachaidh cuir-ris leusair meatailt, tha cuairteachadh lùth an beam laser a ’toirt buaidh mhòr air càileachd pàirtean clò-bhuailte. Ged a chaidh sailean Gaussian a chleachdadh gu farsaing ann an uidheamachd saothrachaidh cuir-ris leusair meatailt, tha iad a’ fulang le fìor eas-bhuannachdan leithid càileachd clò-bhualaidh neo-sheasmhach, cleachdadh lùth ìosal, agus uinneagan pròiseas caol anns a’ phròiseas saothrachaidh cuir-ris. Nam measg, tha dlùth cheangal eadar pròiseas leaghaidh an fhùdair agus daineamaigs an linne leaghte tron phròiseas cuir-ris laser meatailt ri tiugh an t-sreath pùdar. Air sgàth gu bheil frasadh pùdar agus sònaichean bleith ann, tha fìor thiugh an t-sreath pùdar nas àirde na an dùil teòiridheach. San dàrna h-àite, dh'adhbhraich an colbh smùid na prìomh frasan jet air ais. Bidh an ceò meatailt a’ bualadh air a’ bhalla chùil gus frasan a chruthachadh, a tha air an spìonadh air a’ bhalla aghaidh a tha ceart-cheàrnach ri raon cuasach an linne leaghte (mar a chithear ann am Figear 3). Mar thoradh air an eadar-obrachadh iom-fhillte eadar an giùlan laser agus frasan, faodaidh na frasan a chaidh a chuir a-mach buaidh mhòr a thoirt air càileachd clò-bhualaidh sreathan pùdar às deidh sin. A bharrachd air an sin, tha cruthachadh tuill-iuchrach anns an amar leaghaidh cuideachd a’ toirt buaidh mhòr air càileachd pàirtean clò-bhuailte. Tha pores a-staigh a’ phìos clò-bhuailte gu ìre mhòr air adhbhrachadh le tuill glasaidh neo-sheasmhach.
An dòigh cruthachaidh de lochdan ann an teicneòlas cumadh beam
Faodaidh teicneòlas cumadh beam leasachadh coileanaidh a choileanadh ann an ioma-mheudan aig an aon àm, a tha eadar-dhealaichte bho ghiùlan Gaussian a leasaicheas coileanadh ann an aon taobh aig cosgais ìobairt meudan eile. Faodaidh teicneòlas cumadh beam atharrachadh ceart a dhèanamh air cuairteachadh teòthachd agus feartan sruthadh an amar leaghaidh. Le bhith a’ cumail smachd air cuairteachadh lùth laser, gheibhear amar leaghte an ìre mhath seasmhach le caisead teothachd beag. Tha cuairteachadh lùth laser iomchaidh buannachdail airson a bhith a’ cuir stad air porosity agus sputtering uireasbhaidhean, agus a’ leasachadh càileachd clò-bhualadh laser air pàirtean meatailt. Faodaidh e diofar leasachaidhean a choileanadh ann an èifeachdas toraidh agus cleachdadh pùdar. Aig an aon àm, tha teicneòlas cumadh beam a ’toirt dhuinn barrachd ro-innleachdan giollachd, a’ saoradh gu mòr saorsa dealbhadh pròiseas, a tha na adhartas rèabhlaideach ann an teicneòlas saothrachaidh cuir-ris laser.
Ùine puist: 28 Gearran-2024
