Önümçiligiň takyklygy, güýçli çeýeligi we ýokary awtomatlaşdyryş artykmaçlyklary bilen lazer goşundy önümçiligi (AM) tehnologiýasy, awtoulag, lukmançylyk, howa we ş.m. ýaly ugurlarda (raketa ýaly) esasy komponentleri öndürmekde giňden ulanylýar. ýangyç burunlary, sputnik antenna ýaýlary, adam implantlary we ş.m.). Bu tehnologiýa, material gurluşyny we öndürijiligini toplumlaýyn öndürmek arkaly çap edilen bölekleriň utgaşdyrylyşyny ep-esli gowulaşdyryp biler. Häzirki wagtda lazer goşundylaryny öndürmek tehnologiýasy, adatça ýokary merkezi we pes gyrasy energiýa paýlanyşy bilen gönükdirilen Gauss şöhlesini kabul edýär. Şeýle-de bolsa, köplenç eremede ýokary termiki gradiýentleri döredýär, soňundan gözenekleriň we gödek däneleriň döremegine sebäp bolýar. Şöhle şekillendiriş tehnologiýasy, bu meseläni çözmegiň täze usuly bolup, lazer şöhleleriniň energiýasynyň paýlanyşyny sazlamak bilen çap etmegiň netijeliligini we hilini ýokarlandyrýar.
Adaty aýyrmak we şoňa meňzeş önümçilik bilen deňeşdirilende, metal goşmaça önümçilik tehnologiýasy gysga önümçilik sikliniň wagty, ýokary gaýtadan işlemegiň takyklygy, ýokary material ulanylyşy we bölekleriň umumy öndürijiligi ýaly artykmaçlyklara eýedir. Şonuň üçin metal goşmaça önümçilik tehnologiýasy howa we howa, ýarag we enjamlar, ýadro energiýasy, biofarmasewtika we awtoulag ýaly pudaklarda giňden ulanylýar. Aýry-aýry gaplama ýörelgesine esaslanyp, metal goşundy önümçiligi poroşok ýa-da sim eritmek üçin energiýa çeşmesini ulanýar (lazer, ark ýa-da elektron şöhlesi), soňra bolsa maksatly komponenti öndürmek üçin olary gatlak bilen berkitýär. Bu tehnologiýa kiçi partiýalary, çylşyrymly gurluşlary ýa-da şahsy bölekleri öndürmekde möhüm artykmaçlyklara eýedir. Adaty usullary ulanyp bolmajak ýa-da gaýtadan işlemek kyn bolan materiallar goşmaça önümçilik usullaryny ulanyp taýýarlamak üçin hem amatlydyr. Aboveokardaky artykmaçlyklar sebäpli goşmaça önümçilik tehnologiýasy içerde we halkara derejesinde alymlaryň ünsüni özüne çekdi. Soňky onýyllyklarda goşmaça önümçilik tehnologiýasy çalt ösüş gazandy. Lazer goşundylaryny öndürýän enjamlaryň awtomatlaşdyrylmagy we çeýeligi, şeýle hem ýokary lazer energiýa dykyzlygynyň we ýokary gaýtadan işlemegiň takyklygynyň ähli taraplaýyn artykmaçlyklary sebäpli, lazer goşundylaryny öndürmek tehnologiýasy ýokarda agzalan üç metal goşundy önümçilik tehnologiýasynyň arasynda iň çalt ösdi.
Lazer metal goşmaça önümçilik tehnologiýasyny mundan beýläk LPBF we DED-e bölmek mümkin. 1-nji suratda LPBF we DED amallarynyň adaty shematiki diagrammasy görkezilýär. LPBF prosesi, “Selective Laser Melting” (SLM) diýlip hem atlandyrylýar, tozan düşeginiň üstünde kesgitlenen ýolda ýokary energiýaly lazer şöhlelerini skanirlemek arkaly çylşyrymly metal komponentlerini öndürip biler. Soň bolsa, poroşok gatlagy eredip, gatylaşdyrýar. DED prosesi esasan iki sany çap etmäni öz içine alýar: lazeriň eremegi we lazer simli iýmitlendiriji goşundy önümçiligi. Bu tehnologiýalaryň ikisi-de demir tozy ýa-da sim bilen sinhron iýmitlendirmek arkaly metal böleklerini gönüden-göni öndürip we bejerip biler. LPBF bilen deňeşdirilende, DED has ýokary öndürijilik we has uly önümçilik meýdanyna eýe. Mundan başga-da, bu usul birleşdirilen materiallary we işleýiş derejeli materiallary amatly taýýarlap biler. Şeýle-de bolsa, DED tarapyndan çap edilen bölekleriň üstki hili elmydama pes we maksat komponentiniň ölçeg takyklygyny ýokarlandyrmak üçin soňraky gaýtadan işlemek zerurdyr.
Häzirki lazer goşundylaryny öndürmek prosesinde, esasan Gauss şöhlesi energiýa çeşmesidir. Şeýle-de bolsa, özboluşly energiýa paýlanyşy (ýokary merkez, pes gyrasy) sebäpli ýokary ýylylyk gradiýentlerine we ereýän howuzyň durnuksyzlygyna sebäp bolup biler. Çap edilen bölekleriň hiliniň pes bolmagy. Mundan başga-da, eredilen howuzyň merkezi temperaturasy gaty ýokary bolsa, pes eriş nokady metal elementleriniň bugarmagyna sebäp bolar we LBPF prosesiniň durnuksyzlygyny hasam güýçlendirer. Şonuň üçin gözenegiň köpelmegi bilen çap edilen bölekleriň mehaniki aýratynlyklary we ýadawlyk ömri ep-esli azalýar. Gauss şöhleleriniň deň däl energiýa paýlanyşy, lazer energiýasynyň ulanylyşynyň pesligine we aşa köp energiýa galyndylaryna sebäp bolýar. Alymlar has gowy çap etmegiň hiline ýetmek üçin, energiýa giriş mümkinçiligini gözegçilikde saklamak üçin lazer güýji, skaner tizligi, poroşok gatlagynyň galyňlygy we skaner strategiýasy ýaly proses parametrlerini üýtgedip, Gauss şöhleleriniň kemçilikleriniň öwezini dolmagy öwrenip başladylar. Bu usulyň gaty dar işleýiş penjiresi sebäpli, kesgitlenen fiziki çäklendirmeler hasam optimizasiýa mümkinçiligini çäklendirýär. Mysal üçin, lazer güýjüni we skaner tizligini ýokarlandyrmak ýokary önümçilik netijeliligini gazanyp biler, ýöne köplenç çap etmegiň hilini pida etmek üçin çykdajy edýär. Soňky ýyllarda şöhle emele getiriş strategiýalary arkaly lazer energiýasynyň paýlanyşyny üýtgetmek, öndürijiligiň netijeliligini we çap etmegiň hilini ep-esli ýokarlandyryp biler, bu bolsa lazer goşundylaryny öndürmek tehnologiýasynyň geljekdäki ösüş ugruna öwrülip biler. Şöhle şekillendiriş tehnologiýasy, adatça islenýän intensiwlik paýlanyşyny we ýaýramak aýratynlyklaryny almak üçin giriş şöhlesiniň tolkun paýlanyşyny sazlamagy aňladýar. Metal goşundylary öndürmek tehnologiýasynda şöhle şekillendiriş tehnologiýasynyň ulanylyşy 2-nji suratda görkezilýär.
Lazer goşundy önümçiliginde şöhle şekilli tehnologiýany ulanmak
Adaty Gauss şöhlelerini çap etmegiň kemçilikleri
Metal lazer goşundylaryny öndürmek tehnologiýasynda, lazer şöhlesiniň energiýa paýlanyşy çap edilen bölekleriň hiline ep-esli täsir edýär. Gauss şöhleleri metal lazer goşundylaryny öndürýän enjamlarda giňden ulanylsa-da, durnuksyz çap etmegiň hili, energiýanyň pes ulanylmagy we goşmaça önümçilik prosesinde dar proses penjireleri ýaly çynlakaý kemçiliklerden ejir çekýär. Olaryň arasynda poroşokyň eremegi we metal lazer goşundylary döwründe eredilen howuzyň dinamikasy poroşok gatlagynyň galyňlygy bilen berk baglanyşyklydyr. Poroşok sepýän we eroziýa zolaklarynyň bolmagy sebäpli, poroşok gatlagynyň hakyky galyňlygy teoretiki garaşyşdan has ýokarydyr. Ikinjiden, bug sütüni esasy yza gaýdýan uçaryň çişmegine sebäp boldy. Metal bug yzky diwar bilen çaknyşyp, eredilen howuzyň konkaw meýdanyna perpendikulýar öň diwar bilen sepilýär (3-nji suratda görkezilişi ýaly). Lazer şöhlesi bilen pyrlaýyşlaryň arasyndaky çylşyrymly täsir sebäpli, çykarylan çişler indiki poroşok gatlaklarynyň çap hiline çynlakaý täsir edip biler. Mundan başga-da, ereýän howuzda açarlaryň emele gelmegi çap edilen bölekleriň hiline-de uly täsir edýär. Çap edilen eseriň içki gözenekleri esasan durnuksyz gulplama deşiklerinden emele gelýär.
Şöhle şekillendiriş tehnologiýasyndaky kemçilikleriň emele geliş mehanizmi
Şöhle şekillendiriş tehnologiýasy bir wagtyň özünde birnäçe ölçegde öndürijiligi gowulaşdyryp biler, bu bolsa beýleki ölçegleri gurban etmek bahasy bilen bir ölçegde öndürijiligi gowulandyrýan Gauss şöhlelerinden tapawutlanýar. Şöhle şekillendiriş tehnologiýasy eredilen howuzyň temperatura paýlanyşyny we akym aýratynlyklaryny takyk sazlap biler. Lazer energiýasynyň paýlanyşyna gözegçilik etmek bilen, kiçi temperatura gradiýenti bilen deňeşdirilende durnukly eredilen howuz alynýar. Degişli lazer energiýasynyň paýlanyşy gözenekliligi we tüýdük kemçilikleri basyp ýatyrmak we metal böleklerinde lazer çap etmegiň hilini ýokarlandyrmak üçin peýdalydyr. Önümçiligiň netijeliliginde we poroşokdan peýdalanmakda dürli gowulaşmalara ýetip biler. Şol bir wagtyň özünde, şöhleleri emele getirmek tehnologiýasy bize has köp gaýtadan işlemek strategiýasy bilen üpjün edýär, lazer goşundylaryny öndürmek tehnologiýasynda öwrülişikli proses dizaýn erkinligini ep-esli azat edýär.
Iş wagty: 28-2024-nji fewral
