Tha teicneòlas saothrachaidh cur-ris leusair (AM), leis na buannachdan a th’ aige de chruinneas saothrachaidh àrd, sùbailteachd làidir, agus ìre àrd de fèin-ghluasad, air a chleachdadh gu farsaing ann an saothrachadh phrìomh phàirtean ann an raointean leithid càraichean, meidigeach, aerospace, msaa. (leithid nozzles connaidh rocaid, camagan antenna saideal, implantan daonna, msaa.). Faodaidh an teicneòlas seo coileanadh measgachadh phàirtean clò-bhuailte a leasachadh gu mòr tro bhith a’ dèanamh structar agus coileanadh stuthan amalaichte. An-dràsta, mar as trice bidh teicneòlas saothrachaidh cur-ris leusair a’ gabhail ri beam Gaussian fòcasach le sgaoileadh lùtha meadhan àrd agus oir ìosal. Ach, bidh e gu tric a’ gineadh caiseadan teirmeach àrd anns an leaghadh, ag adhbhrachadh cruthachadh pores agus gràinean garbha às deidh sin. Tha teicneòlas cumadh beam na dhòigh ùr air an duilgheadas seo fhuasgladh, a bhios a’ leasachadh èifeachdas agus càileachd clò-bhualaidh le bhith ag atharrachadh sgaoileadh lùth beam laser.
An coimeas ri toirt air falbh traidiseanta agus saothrachadh co-ionann, tha buannachdan aig teicneòlas saothrachaidh meatailt cur-ris leithid ùine ghoirid cearcall saothrachaidh, cruinneas giollachd àrd, ìre cleachdaidh stuthan àrd, agus deagh choileanadh iomlan phàirtean. Mar sin, tha teicneòlas saothrachaidh meatailt cur-ris air a chleachdadh gu farsaing ann an gnìomhachasan leithid aerospace, armachd agus uidheamachd, cumhachd niùclasach, bith-chungaidhean, agus càraichean. Stèidhichte air prionnsapal cruachadh fa leth, bidh saothrachadh meatailt cur-ris a’ cleachdadh stòr lùtha (leithid laser, arc, no beam electron) gus am pùdar no an uèir a leaghadh, agus an uairsin gan cruachadh sreath air sreath gus am pàirt targaid a dhèanamh. Tha buannachdan mòra aig an teicneòlas seo ann a bhith a’ dèanamh baidsean beaga, structaran iom-fhillte, no pàirtean pearsanaichte. Tha stuthan nach gabh a phròiseasadh no a tha duilich a phròiseasadh a’ cleachdadh dhòighean traidiseanta cuideachd freagarrach airson ullachadh a’ cleachdadh dhòighean saothrachaidh cur-ris. Air sgàth nam buannachdan gu h-àrd, tha teicneòlas saothrachaidh cur-ris air aire fharsaing a tharraing bho sgoilearan an dà chuid gu dachaigheil agus gu h-eadar-nàiseanta. Anns na beagan dheicheadan a dh’ fhalbh, tha teicneòlas saothrachaidh cur-ris air adhartas luath a dhèanamh. Air sgàth fèin-ghluasad agus sùbailteachd uidheamachd saothrachaidh laser cur-ris, a bharrachd air na buannachdan coileanta a tha aig dùmhlachd lùtha laser àrd agus cruinneas giollachd àrd, tha teicneòlas saothrachaidh laser cur-ris air leasachadh as luaithe am measg nan trì teicneòlasan saothrachaidh meatailt cur-ris a chaidh ainmeachadh gu h-àrd.
Faodar teicneòlas saothrachaidh stuthan cur-ris meatailt leusair a roinn tuilleadh ann an LPBF agus DED. Tha Figear 1 a’ sealltainn diagram sgemataig àbhaisteach de phròiseasan LPBF agus DED. Faodaidh am pròiseas LPBF, ris an canar cuideachd Leaghadh Leusair Roghnach (SLM), co-phàirtean meatailt iom-fhillte a dhèanamh le bhith a’ sganadh ghathan leusair àrd-lùth air slighe stèidhichte air uachdar leabaidh pùdair. An uairsin, bidh am pùdar a’ leaghadh agus a’ cruadhachadh sreath às dèidh sreath. Tha am pròiseas DED a’ toirt a-steach dà phròiseas clò-bhualaidh sa mhòr-chuid: tasgadh leaghadh leusair agus saothrachadh stuthan cur-ris a’ biathadh uèir leusair. Faodaidh an dà theicneòlas seo pàirtean meatailt a dhèanamh agus a chàradh gu dìreach le bhith a’ biathadh pùdar no uèir meatailt aig an aon àm. An coimeas ri LPBF, tha cinneasachd nas àirde agus raon saothrachaidh nas motha aig DED. A bharrachd air an sin, faodaidh an dòigh seo cuideachd stuthan co-dhèanta agus stuthan le ìrean gnìomh ullachadh gu goireasach. Ach, tha càileachd uachdar phàirtean a tha air an clò-bhualadh le DED an-còmhnaidh bochd, agus tha feum air giullachd às dèidh sin gus cruinneas tomhasach a’ phàirt targaid a leasachadh.
Anns a’ phròiseas saothrachaidh leasachail laser an-dràsta, mar as trice is e am beam Gaussian fòcasach an stòr lùtha. Ach, air sgàth an sgaoileadh lùtha sònraichte aige (meadhan àrd, oir ìosal), tha coltas ann gun adhbharaich e claonaidhean teirmeach àrda agus neo-sheasmhachd an amar leaghaidh. Mar thoradh air sin, bidh càileachd cruthachaidh bochd ann am pàirtean clò-bhuailte. A bharrachd air an sin, ma tha teòthachd meadhan an amar leaghaidh ro àrd, bheir e air na h-eileamaidean meatailt aig ìre leaghaidh ìosal ceò a dhèanamh, a’ dèanamh neo-sheasmhachd pròiseas LBPF nas miosa. Mar sin, le àrdachadh ann am porosity, tha feartan meacanaigeach agus beatha sgìths phàirtean clò-bhuailte air an lughdachadh gu mòr. Tha sgaoileadh lùtha neo-chothromach ghathan Gaussian cuideachd a’ leantainn gu èifeachdas cleachdaidh lùtha laser ìosal agus cus sgudal lùtha. Gus càileachd clò-bhualaidh nas fheàrr fhaighinn, tha sgoilearan air tòiseachadh a’ sgrùdadh dìoladh airson lochdan ghathan Gaussian le bhith ag atharrachadh paramadairean pròiseas leithid cumhachd laser, astar sganaidh, tighead còmhdach pùdar, agus ro-innleachd sganaidh, gus smachd a chumail air comas cuir a-steach lùtha. Air sgàth uinneag giullachd glè chumhang an dòigh seo, tha crìochan corporra stèidhichte a’ cuingealachadh a’ chomas airson tuilleadh leasachaidh. Mar eisimpleir, faodaidh àrdachadh cumhachd laser agus astar sganaidh èifeachdas saothrachaidh àrd a choileanadh, ach gu tric bidh e a’ ciallachadh gu bheil càileachd clò-bhualaidh air a chall. Anns na bliadhnachan mu dheireadh, faodaidh atharrachadh sgaoileadh lùth laser tro ro-innleachdan cumadh beam èifeachdas saothrachaidh agus càileachd clò-bhualaidh a leasachadh gu mòr, agus dh’ fhaodadh seo a bhith na stiùireadh leasachaidh san àm ri teachd airson teicneòlas saothrachaidh cur-ris laser. Mar as trice bidh teicneòlas cumadh beam a’ toirt iomradh air atharrachadh sgaoileadh aghaidh-tonn a’ ghatha cuir-a-steach gus an sgaoileadh dian agus na feartan iomadachaidh a tha thu ag iarraidh fhaighinn. Tha cleachdadh teicneòlas cumadh beam ann an teicneòlas saothrachaidh cur-ris meatailt air a shealltainn ann am Figear 2.
Cur an sàs teicneòlas cumadh beam ann an saothrachadh cur-ris laser
Na h-easbhaidhean a tha an lùib clò-bhualadh beam Gaussian traidiseanta
Ann an teicneòlas saothrachaidh leasachail laser meatailt, tha buaidh mhòr aig sgaoileadh lùtha a’ ghath laser air càileachd phàirtean clò-bhuailte. Ged a chaidh gathan Gaussian a chleachdadh gu farsaing ann an uidheamachd saothrachaidh leasachail laser meatailt, tha easbhaidhean mòra aca leithid càileachd clò-bhualaidh neo-sheasmhach, cleachdadh lùtha ìosal, agus uinneagan pròiseas cumhang sa phròiseas saothrachaidh leasachail. Nam measg, tha pròiseas leaghaidh a’ phùdair agus daineamaigs an amar leaghte rè pròiseas leasachail laser meatailt ceangailte gu dlùth ri tiugh an t-sreath phùdair. Air sgàth làthaireachd sònaichean frasadh is bleith pùdair, tha tiughas fìor an t-sreath phùdair nas àirde na an dùil teòiridheach. San dàrna àite, dh’ adhbhraich colbh an smùid na prìomh splasadh jet air ais. Bidh an ceò meatailt a’ bualadh ris a’ bhalla chùil gus splasadh a chruthachadh, a thèid a spùtadh air feadh a’ bhalla aghaidh ceart-cheàrnach ris an raon concave den amar leaghte (mar a chithear ann am Figear 3). Air sgàth an eadar-obrachaidh iom-fhillte eadar a’ ghath laser agus na splasadh, faodaidh na splasadh a thèid a thilgeil a-mach buaidh mhòr a thoirt air càileachd clò-bhualaidh sreathan pùdair às deidh sin. A bharrachd air an sin, tha cruthachadh thuill-iuchrach anns an amar leaghte cuideachd a’ toirt buaidh mhòr air càileachd phàirtean clò-bhuailte. Tha na pores a-staigh den phìos clò-bhuailte air adhbhrachadh sa mhòr-chuid le tuill glasaidh neo-sheasmhach.
An dòigh-obrach airson uireasbhaidhean a chruthachadh ann an teicneòlas cumadh beam
Faodaidh teicneòlas cumadh beam leasachadh coileanaidh a choileanadh ann an iomadh tomhas aig an aon àm, rud a tha eadar-dhealaichte bho ghathan Gaussian a leasaicheas coileanadh ann an aon tomhas aig cosgais ìobairt tomhasan eile. Faodaidh teicneòlas cumadh beam atharrachadh ceart a dhèanamh air sgaoileadh teòthachd agus feartan sruthadh an amar leaghaidh. Le bhith a’ cumail smachd air sgaoileadh lùth laser, gheibhear amar leaghaidh a tha an ìre mhath seasmhach le caisead teòthachd beag. Tha sgaoileadh lùth laser iomchaidh buannachdail airson casg a chuir air uireasbhaidhean porosity agus sputtering, agus càileachd clò-bhualadh laser air pàirtean meatailt a leasachadh. Faodaidh e diofar leasachaidhean a choileanadh ann an èifeachdas cinneasachaidh agus cleachdadh pùdar. Aig an aon àm, tha teicneòlas cumadh beam a’ toirt dhuinn barrachd ro-innleachdan giullachd, a’ saoradh gu mòr saorsa dealbhaidh phròiseasan, a tha na adhartas rèabhlaideach ann an teicneòlas saothrachaidh laser cur-ris.
Àm puist: 28 Gearran 2024
