Lazer goşundy önümçilik (AM) tehnologiýasy, ýokary önümçilik takyklygy, güýçli çeýelik we ýokary derejeli awtomatlaşdyrma ýaly artykmaçlyklary bilen, awtoulag, lukmançylyk, awiakosmos we ş.m. ýaly pudaklarda esasy bölekleriň (raketa ýangyjynyň burunlary, hemra antennasynyň kronşteýnleri, adam implantlary we ş.m.) önümçiliginde giňden ulanylýar. Bu tehnologiýa material gurluşynyň we işiniň integrasiýalaşdyrylan önümçiligi arkaly çap edilen bölekleriň utgaşdyrylan işini ep-esli gowulandyryp biler. Häzirki wagtda lazer goşundy önümçilik tehnologiýasy, adatça, ýokary merkezi we pes gyra energiýa paýlanyşy bolan fokuslanan Gauss şöhlesini ulanýar. Şeýle-de bolsa, ol köplenç eremede ýokary termal gradientleri döredýär, bu bolsa soňra gözenekleriň we iri dänejikleriň emele gelmegine getirýär. Şöhle şekillendirme tehnologiýasy bu meseläni çözmegiň täze usulydyr, ol lazer şöhle energiýasynyň paýlanyşyny sazlamak arkaly çap etmegiň netijeliligini we hilini ýokarlandyrýar.
Adaty aýyrmak we deň önümçilik bilen deňeşdirilende, metal goşundy önümçilik tehnologiýasy gysga önümçilik sikli wagty, ýokary gaýtadan işlemegiň takyklygy, ýokary material ulanyş derejesi we bölekleriň umumy gowy öndürijiligi ýaly artykmaçlyklara eýedir. Şonuň üçin metal goşundy önümçilik tehnologiýasy awiakosmos, ýaraglar we enjamlar, ýadro energiýasy, biofarmasewtika we awtoulaglar ýaly pudaklarda giňden ulanylýar. Aýratyn üst-üste goýmak prinsipine esaslanyp, metal goşundy önümçilik poroşogy ýa-da simi eremek üçin energiýa çeşmesini (lazer, ýaý ýa-da elektron şöhlesi ýaly) ulanýar we soňra maksatly bölegi öndürmek üçin olary gatlak-gatlak üst-üste goýýar. Bu tehnologiýa kiçi tapgyrlary, çylşyrymly gurluşlary ýa-da şahsylaşdyrylan bölekleri öndürmekde uly artykmaçlyklara eýedir. Adaty usullary ulanyp gaýtadan işläp bolmaýan ýa-da işlemegi kyn bolan materiallar hem goşundy önümçilik usullaryny ulanyp taýýarlamak üçin amatlydyr. Ýokardaky artykmaçlyklar sebäpli goşundy önümçilik tehnologiýasy ýerli we halkara derejede alymlaryň giňden ünsüni özüne çekdi. Soňky birnäçe onýyllykda goşundy önümçilik tehnologiýasy çalt ösüşe eýe boldy. Lazer goşundy önümçilik enjamlarynyň awtomatlaşdyrylmagy we çeýeligi, şeýle hem ýokary lazer energiýasynyň dykyzlygynyň we ýokary gaýtadan işlemegiň takyklygynyň toplumlaýyn artykmaçlyklary sebäpli, lazer goşundy önümçilik tehnologiýasy ýokarda agzalan üç metal goşundy önümçilik tehnologiýasynyň arasynda iň çalt ösdi.
Lazer metal goşundysyny öndürmek tehnologiýasyny has-da LPBF we DED bölmek mümkin. 1-nji suratda LPBF we DED prosesleriniň tipiki shematiki diagrammasy görkezilýär. Seçimli lazer eremegi (SLM) diýlip hem atlandyrylýan LPBF prosesi, poroşok gatlagynyň ýüzünde berk ýol boýunça ýokary energiýaly lazer şöhlelerini skanirlemek arkaly çylşyrymly metal böleklerini öndürip bilýär. Soňra poroşok gatlak-gatlak ereýär we gatylaşýar. DED prosesi esasan iki çap etmek prosesini öz içine alýar: lazer eremegi çökündisi we lazer simini iýmitlendirmek goşundysyny öndürmek. Bu tehnologiýalaryň ikisi hem metal poroşogyny ýa-da simi sinhron iýmitlendirmek arkaly metal böleklerini gönüden-göni öndürip we abatlap bilýär. LPBF bilen deňeşdirilende, DED has ýokary öndürijilige we has uly önümçilik meýdanyna eýedir. Mundan başga-da, bu usul kompozit materiallary we funksional taýdan derejeli materiallary hem amatly taýýarlap bilýär. Şeýle-de bolsa, DED tarapyndan çap edilen bölekleriň ýüz hiliniň hili hemişe pes bolýar we maksatly bölegiň ölçeg takyklygyny ýokarlandyrmak üçin soňraky gaýtadan işlemek gerek.
Häzirki lazer goşundy önümçilik prosesinde, adatça, fokuslanan Gauss şöhlesi energiýa çeşmesi bolup durýar. Şeýle-de bolsa, özboluşly energiýa paýlanyşy (ýokary merkez, pes gyra) sebäpli, ýokary termal gradientlere we ereýän howuzyň durnuksyzlygyna sebäp bolmagy mümkin. Bu bolsa çap edilen bölekleriň emele getirme hiliniň pes bolmagyna getirýär. Mundan başga-da, ereýän howuzyň merkezi temperaturasy gaty ýokary bolsa, ol pes ereýän metal elementleriniň buglanmagyna sebäp bolup, LBPF prosesiniň durnuksyzlygyny has-da güýçlendirer. Şonuň üçin gözenekliligiň artmagy bilen çap edilen bölekleriň mehaniki häsiýetleri we ýadawlyk ömrü ep-esli azalýar. Gauss şöhleleriniň deň däl energiýa paýlanyşy hem lazer energiýasyny ulanmagyň netijeliliginiň pes bolmagyna we energiýanyň aşa köp ýitgisine getirýär. Has gowy çap hiline ýetmek üçin alymlar energiýa giriş mümkinçiligini dolandyrmak üçin lazer güýji, skanirleme tizligi, poroşok gatlagynyň galyňlygy we skanirleme strategiýasy ýaly proses parametrlerini üýtgetmek arkaly Gauss şöhleleriniň kemçilikleriniň öwezini dolmagy öwrenmäge başladylar. Bu usulyň işleme penjiresiniň örän dar bolmagy sebäpli, kesgitlenen fiziki çäklendirmeler mundan beýläk-de optimizirlemegiň mümkinçiligini çäklendirýär. Mysal üçin, lazer güýjüni we skanirleme tizligini ýokarlandyrmak ýokary önümçilik netijeliligine ýetip biler, ýöne köplenç çap hilinden ýüz öwürmek bilen bagly. Soňky ýyllarda şöhle şekillendirme strategiýalary arkaly lazer energiýasynyň paýlanyşyny üýtgetmek önümçilik netijeliligini we çap hilini ep-esli gowulandyryp biler, bu bolsa lazer goşundy önümçilik tehnologiýasynyň geljekki ösüş ugry bolup biler. Şöhle şekillendirme tehnologiýasy, umuman, islenýän intensiwlik paýlanyşyny we ýaýrama häsiýetlerini almak üçin giriş şöhlesiniň tolkun front paýlanyşyny sazlamagy aňladýar. Şöhle şekillendirme tehnologiýasynyň metal goşundy önümçilik tehnologiýasynda ulanylyşy 2-nji suratda görkezilen.
Lazer goşundy önümçiliginde şöhle şekillendirme tehnologiýasynyň ulanylyşy
Adaty Gauss şöhle çapynyň kemçilikleri
Metal lazer goşundy önümçilik tehnologiýasynda lazer şöhlesiniň energiýa paýlanyşy çap edilen bölekleriň hiline uly täsir edýär. Gauss şöhleleri metal lazer goşundy önümçilik enjamlarynda giňden ulanylsa-da, olar goşundy önümçilik prosesinde durnuksyz çap hili, pes energiýa sarp edilişi we dar proses penjireleri ýaly çynlakaý kemçiliklerden ejir çekýärler. Olaryň arasynda poroşogyň ereme prosesi we metal lazer goşundy prosesinde ereýän howuzuň dinamikasy poroşog gatlagynyň galyňlygy bilen ýakyn baglanyşyklydyr. Poroşogyň sepilmegi we eroziýa zolaklarynyň bolmagy sebäpli, poroşog gatlagynyň hakyky galyňlygy nazaryýetden ýokarydyr. Ikinjiden, bug sütüni esasy yza gaýdyş sepilmegini döretdi. Metal bugy yzky diwar bilen çaknyşyp, sepilmegi emele getirýär, olar ereýän howuzuň içbükeý meýdanyna dik bolan öň diwar boýunça sepilýär (3-nji suratda görkezilişi ýaly). Lazer şöhlesi bilen sepilmegiň arasyndaky çylşyrymly özara täsir sebäpli, çykarylan sepilmegi indiki poroşog gatlaklarynyň çap edilişiniň hiline çynlakaý täsir edip biler. Mundan başga-da, ereýän howuzda açar deşikleriniň emele gelmegi çap edilen bölekleriň hiline hem çynlakaý täsir edýär. Çap edilen bölegiň içki gözenekleri, esasan, durnuksyz gulplanan deşikler sebäpli ýüze çykýar.
Şöhle şekillendirme tehnologiýasynda kemçilikleriň emele gelme mehanizmi
Şöhle şekillendirmek tehnologiýasy bir wagtyň özünde birnäçe ölçegde işiň netijeliligini ýokarlandyrmaga mümkinçilik berýär, bu bolsa bir ölçegde işiň netijeliligini beýleki ölçeglerden ýüz öwürmek bahasynda gowulandyrýan Gauss şöhlelerinden tapawutlanýar. Şöhle şekillendirmek tehnologiýasy ereýän howuzuň temperatura paýlanyşyny we akym häsiýetlerini takyk sazlap bilýär. Lazer energiýasynyň paýlanyşyny gözegçilikde saklamak arkaly kiçi temperatura gradienti bolan deňeşdirme boýunça durnukly ereýän howuz gazanylýar. Lazer energiýasynyň degişli paýlanyşy gözenekliligi we püskürme kemçiliklerini basyp ýatyrmak, şeýle hem metal böleklerinde lazer çap etmegiň hilini ýokarlandyrmak üçin peýdalydyr. Ol önümçilik netijeliliginde we poroşok ulanylyşynda dürli ösüşlere ýetip biler. Şol bir wagtyň özünde, şöhle şekillendirmek tehnologiýasy bize has köp gaýtadan işlemek strategiýalaryny hödürleýär, bu bolsa lazer goşundy önümçilik tehnologiýasynda rewolýusiýa taýdan öňegidişlik bolan proses dizaýnynyň azatlygyny ep-esli azat edýär.
Ýerleşdirilen wagty: 2024-nji ýylyň 28-nji fewraly
