Diolch i chi am ymweld â Nature.com.Mae gan y fersiwn porwr rydych yn ei ddefnyddio gefnogaeth gyfyngedig i CSS. I gael y profiad gorau, rydym yn argymell eich bod yn defnyddio porwr wedi'i ddiweddaru (neu ddiffodd modd cydweddoldeb yn Internet Explorer). Yn y cyfamser, er mwyn sicrhau cefnogaeth barhaus, byddwn yn arddangos y wefan heb arddulliau a JavaScript.
Mae mecanwaith newydd sy'n seiliedig ar doddi laser dethol i reoli microstrwythur cynhyrchion yn y broses weithgynhyrchu yn cael ei gynnig. Mae'r mecanwaith yn dibynnu ar gynhyrchu tonnau ultrasonic dwysedd uchel yn y pwll tawdd trwy astudiaethau arbelydru laser modiwleiddiedig cymhleth ac efelychiadau rhifiadol yn dangos bod y mecanwaith rheoli hwn yn dechnegol ymarferol a gellir ei integreiddio'n effeithiol i ddyluniad peiriannau toddi laser modern dethol.
Mae gweithgynhyrchu ychwanegion (AM) o rannau siâp cymhleth wedi tyfu'n sylweddol yn ystod y degawdau diwethaf. Fodd bynnag, er gwaethaf yr amrywiaeth o brosesau gweithgynhyrchu ychwanegion, gan gynnwys toddi laser dethol (SLM)1,2,3, dyddodiad metel laser uniongyrchol4,5,6, toddi trawst electron7,8 ac others9,10, gall y Rhannau fod yn ddiffygiol. wrth doddi ac ail-doddi'r deunydd 11 , sy'n arwain at dyfiant grawn epitaxial a mandylledd sylweddol.Dangosodd 12,13 fod angen rheoli graddiannau thermol, cyfraddau oeri, a chyfansoddiad aloi, neu gymhwyso siociau corfforol ychwanegol gan feysydd allanol amrywiol eiddo, megis uwchsain, i gyflawni strwythurau grawn equiaxed dirwy.
Mae nifer o gyhoeddiadau yn ymwneud ag effaith triniaeth dirgryniad ar y broses solidification mewn prosesau castio confensiynol14,15.Fodd bynnag, nid yw cymhwyso maes allanol i doddi swmp yn cynhyrchu'r microstructure materol a ddymunir.Os yw cyfaint y cyfnod hylif yn fach, mae'r sefyllfa'n newid yn ddramatig. c stirring28 ac oscillation29, effeithiau electromagnetig yn ystod plasma curiad arc30,31 a dulliau eraill32 wedi cael eu hystyried. Atodi i'r swbstrad gan ddefnyddio ffynhonnell uwchsain dwysedd uchel allanol (ar 20 kHz).
Yn y gwaith hwn, rydym yn ymchwilio i'r posibilrwydd o newid strwythur grawn o ddur di-staen austenitig gan sonicating y pwll tawdd gyda thonnau sain a gynhyrchir gan y laser toddi own.The modiwleiddio dwyster y digwyddiad ymbelydredd laser ar y cyfrwng amsugno golau canlyniadau yn y genhedlaeth o tonnau ultrasonic, sy'n newid y microstrwythur y material.This modiwleiddio dwysedd o ymbelydredd laser gellir eu hintegreiddio yn hawdd i mewn i argraffwyr presennol SLM gwaith yn cael eu perfformio dwyster arbrofion-dur di-staen. ymbelydredd laser modiwleiddio.So, yn dechnegol, triniaeth arwyneb laser yn done.However, os yw triniaeth laser o'r fath yn cael ei berfformio ar wyneb pob haen, yn ystod haen-wrth-haen cronni, effeithiau ar y cyfaint cyfan neu ar rannau dethol o'r gyfrol yn cael eu cyflawni.
Tra mewn therapi ultrasonic ultrasonic seiliedig ar y corn, mae egni ultrasonic y don sain sefydlog yn cael ei ddosbarthu trwy'r gydran, tra bod y dwyster ultrasonic a achosir gan laser wedi'i grynhoi'n fawr ger y pwynt lle mae'r ymbelydredd laser yn cael ei amsugno. Mae defnyddio sonotrode mewn peiriant ymasiad gwely powdr SLM yn gymhleth oherwydd dylai wyneb uchaf y gwely powdr sy'n agored i'r ymbelydredd laser aros yn llonydd. Mae gan locity osgled uchaf dros wyneb uchaf cyfan y rhan.Ni all y pwysedd sain y tu mewn i'r pwll tawdd cyfan fod yn fwy na 0.1% o'r pwysau uchaf a gynhyrchir gan y pen weldio, oherwydd bod tonfedd tonnau ultrasonic ag amledd o 20 kHz mewn dur di-staen yn \(\sim 0.3~\text {m}\), ac mae'r dyfnder fel arfer yn llai na \(3\s) ar gyfer uwchsain, efallai y bydd y dyfnder yn llai na \(3\s). byddwch yn fach.
Dylid nodi bod y defnydd o ymbelydredd laser dwyster-modiwleiddio mewn dyddodiad metel laser uniongyrchol yn faes gweithredol o ymchwil35,36,37,38.
Mae effeithiau thermol digwyddiad ymbelydredd laser ar y cyfrwng yn sail ar gyfer bron holl dechnegau laser prosesu deunydd 39, 40, megis torri 41, weldio, caledu, drilio 42, glanhau wyneb, aloi wyneb, sgleinio wyneb 43, technoleg prosesu etc.materials a chrynhoi canlyniadau rhagarweiniol mewn llawer o adolygiadau a monograffau 44, 45, 46.
Dylid nodi bod unrhyw gamau nad ydynt yn llonydd ar y cyfrwng, gan gynnwys gweithredu lasing ar y cyfrwng amsugno, yn arwain at y excitation tonnau acwstig ynddo gyda mwy neu lai efficiency.Initially, y prif ffocws oedd ar y excitation laser o tonnau mewn hylifau a'r gwahanol fecanweithiau excitation thermol o sain (ehangu thermol, anweddiad, newid cyfaint yn ystod cyfnod pontio, crebachiad, 407, 95, ac ati. Mae 1, 52 yn darparu dadansoddiadau damcaniaethol o'r broses hon a'i chymwysiadau ymarferol posibl.
Trafodwyd y materion hyn wedi hynny mewn cynadleddau amrywiol, ac mae gan laser excitation o uwchsain geisiadau yn y ddau gymwysiadau diwydiannol o laser technology53 a medicine54.Therefore, gellir ystyried bod y cysyniad sylfaenol o'r broses y mae golau laser pwls yn gweithredu ar gyfrwng amsugno wedi'i sefydlu.Laser ultrasonic arolygiad yn cael ei ddefnyddio ar gyfer canfod nam o samplau SLM-weithgynhyrchir55,56.
Effaith tonnau sioc a gynhyrchir gan laser ar ddeunyddiau yw sail sioc laser peening57,58,59, a ddefnyddir hefyd ar gyfer trin wyneb rhannau a weithgynhyrchir yn ychwanegol60.Fodd bynnag, mae cryfhau sioc laser yn fwyaf effeithiol ar gorbys laser nanosecond ac arwynebau wedi'u llwytho'n fecanyddol (ee, gyda haen o hylif)59 oherwydd bod llwytho mecanyddol yn cynyddu'r pwysau brig.
Cynhaliwyd arbrofion i ymchwilio i effeithiau posibl gwahanol feysydd ffisegol ar y microstrwythur o solidified materials.The diagram swyddogaethol y setup arbrofol yn cael ei ddangos yn Ffigur 1.A pulsed Nd:YAG laser cyflwr solet yn gweithredu mewn modd rhydd-redeg (hyd pwls \(tau _L \sim 150~\upmu\text{s}\ )) yn cael ei ddefnyddio cyfres pulsed. tra'n aros am y cyfuniad o hidlwyr dwysedd niwtral, mae'r egni pwls ar y targed yn amrywio o \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) i \(E_L \sim 100~\text {mJ}\). Mae'r pelydr laser a adlewyrchir o'r holltwr trawst yn cael ei fwydo i ffotodiode ar gyfer caffael data ar yr un pryd, ac mae dau galoriwm amser yn fwy na'r amser \(1) yn cael eu defnyddio i bennu'r ymateb i'r data ar yr un pryd, ac mae dau calorimeters amser hir yn cael eu defnyddio i bennu'r ymateb \(~) hyd yn fwy na'r amser \(~) i bennu'r ymateb i'r llun. y digwyddiad i'r targed ac a adlewyrchir ohono, a dau fesurydd pŵer (ffotodiodes gydag amseroedd ymateb byr\(<10~\text {ns}\)) i bennu digwyddiad ac adlewyrchwyd pŵer optegol.Calorimedrau a mesuryddion pŵer eu graddnodi i roi gwerthoedd mewn unedau absoliwt gan ddefnyddio synhwyrydd thermopile Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 a drych deuelectrig wedi'i osod ar y lens targed. 6 \upmu \text {m}\), hyd ffocal \(160~\text {mm}\)) a gwasg trawst ar yr arwyneb targed 60– \(100~\upmu\text {m}\).
Diagram sgematig swyddogaethol o'r gosodiad arbrofol: 1 — laser;2 - pelydr laser;3 - hidlydd dwysedd niwtral;4 - ffotodiode cydamserol;5 - hollti trawst;6 - diaffram;7 - calorimedr trawst digwyddiad;8 - calorimedr y trawst adlewyrchiedig;9 – mesurydd pŵer pelydr digwyddiad;10 - mesurydd pŵer trawst adlewyrchiedig;11 - lens ffocws;12 - drych;13 - sampl;14 – trawsddygiadur piezoelectrig band eang;15 – trawsnewidydd 2D;16 – microreolydd lleoli;17 – uned cydamseru;18 - system caffael digidol aml-sianel gyda chyfraddau samplu amrywiol;19 – cyfrifiadur personol.
Mae triniaeth ultrasonic yn cael ei wneud fel a ganlyn. Mae'r laser yn gweithredu yn y modd rhad ac am ddim;felly hyd curiad y laser yw \(\tau _L \sim 150~\upmu\text {s}\), sy'n cynnwys cyfnodau lluosog o tua \(1.5~\upmu\text {s} \) yr un. .- Mae'r amlen amlder yn darparu'r gwresogi a'r toddi ac anweddiad dilynol o'r deunydd, tra bod y gydran amledd uchel yn darparu'r dirgryniadau ultrasonic oherwydd y tonffurf photoacoustic effect.The y pwls ultrasonic a gynhyrchir gan y laser yn cael ei bennu'n bennaf gan siâp amser y dwyster pwls laser.Mae'n o \(7~\text {kHz}\) i \(2~\text {MHz}\), ac amlder y ganolfan yw \(~ 0.7~\text {MHz}\).Cofnodwyd corbys acwstig oherwydd yr effaith ffotoacwstig gan ddefnyddio trawsddygiaduron piezoelectrig band eang a wneir o ffilmiau fflworid polyvinylidene.Dylid nodi'r tonffurf wedi'i recordio a'i sbectrwm o siâp laser a ddangosir yn Ffigur 2. Mae'r Ffigur 2 siâp tonffurf a'i sbectrwm am ddim yn cael ei ddangos yn Ffigur. ning modd laser.
Dosbarthiad dros dro dwyster curiad y galon laser (a) a chyflymder sain (b) ar wyneb cefn y sampl, cyfartaledd sbectra (cromlin las) un curiad laser (c) a phyls uwchsain (d) oedd dros 300 o guriadau laser (cromlin goch).
Gallwn wahaniaethu'n glir rhwng cydrannau amledd isel ac amledd uchel y driniaeth acwstig sy'n cyfateb i amlen amledd isel y pwls laser a'r modiwleiddio amledd uchel, yn ôl eu trefn. Mae tonfeddi'r tonnau acwstig a gynhyrchir gan yr amlen pwls laser yn fwy na \(40~\text {cm}\);felly, disgwylir prif effaith cydrannau band eang amledd uchel y signal acwstig ar y microstrwythur.
Mae'r prosesau ffisegol yn SLM yn gymhleth ac yn digwydd ar yr un pryd ar wahanol raddfeydd gofodol ac amserol.
Cyfraddau gwresogi ac oeri hyd at \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ oherwydd arbelydru laser lleol gyda dwyseddau pŵer hyd at \(10^{13}~\text {W} cm}^2\).
Mae'r cylch toddi-solidification yn para rhwng 1 a \(10~\text {ms}\), sy'n cyfrannu at solidiad cyflym y parth toddi yn ystod oeri.
Mae gwresogi cyflym o'r arwyneb sampl yn arwain at ffurfio straen thermoelastig uchel yn yr wyneb layer.Sufficient (hyd at 20%) cyfran o'r haen powdwr yn gryf anweddu63, sy'n arwain at bwysau ychwanegol llwyth ar yr wyneb mewn ymateb i laser ablation.Consequently, mae'r straen a achosir yn ystumio'n sylweddol y geometreg rhan rhan, yn enwedig ger yn cefnogi ac yn cynhyrchu tenau elfennau strwythurol uwchsonig mewn pwysau uwchsonig yn arwain at lefelau uchel o elfennau strwythurol tonnau. yr wyneb i'r substrate.Er mwyn cael data meintiol cywir ar y dosbarthiad straen a straen lleol, perfformir efelychiad mesosgopig o'r broblem dadffurfiad elastig sydd wedi'i gyfuno i drosglwyddo gwres a màs.
Mae hafaliadau llywodraethu'r model yn cynnwys (1) hafaliadau trosglwyddo gwres ansad lle mae dargludedd thermol yn dibynnu ar gyflwr cyfnod (powdr, toddi, polycrystalline) a thymheredd, (2) amrywiadau mewn anffurfiad elastig ar ôl abladiad continwwm ac equation.The ehangu thermoelastig broblem gwerth ffin yn cael ei bennu gan amodau arbrofol. Mae'r fflwcs laser fodiwleiddio yn dibynnu ar y fflwcs laser dargludol a ddiffinnir ar y flux cyfnewid gwres dargludol sy'n seiliedig ar y sampl yn seiliedig ar flux.Convective a diffinnir ar y flux cyfnewid gwres dargludol sy'n seiliedig ar y sampl a'r fflwcs cyfnewidiol dargludol sy'n seiliedig ar yr arwyneb sampl. ar gyfrifo pwysedd anwedd dirlawn y deunydd anweddu.Defnyddir y berthynas straen-straen elastoplastig lle mae'r straen thermoelastig yn gymesur â'r gwahaniaeth tymheredd.Ar gyfer pŵer enwol \(300~\text {W}\), amlder \(10^5~\text {Hz}\), cyfernod ysbeidiol o 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ ~ \ text {W}\), cyfernod ysbeidiol o 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ 100 ~ \ n = diamedr \ n \ n \ .
Mae Ffigur 3 yn dangos canlyniadau efelychiad rhifiadol o'r parth tawdd gan ddefnyddio model mathemategol macrosgopig. Diamedr y parth ymasiad yw \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu\text {m}\) radiws) a \(40~\upmu\text {m}\) dyfnder.Mae canlyniadau'r efelychiad yn dangos bod yr arwyneb mewn tymheredd uchel yn lleol i'r tymheredd \vary\varies yn lleol gyda thymheredd uchel i'r tymheredd uchel. ffactor itent y modiwleiddio curiad y galon.Mae'r cyfraddau gwresogi \(V_h\) ac oeri \(V_c\) ar y drefn \(10^7\) a \(10^6~\text {K}/\text{s}\), yn y drefn honno.Mae'r gwerthoedd hyn yn cytuno'n dda â'n dadansoddiad blaenorol64.Mae trefn maint y gwahaniaeth maint rhwng \(\V_h\c) a'r dargludiad arwynebol dros yr haenen wres, y dargludiad arwynebol a'r haen gwres yn gyflym. Nid yw'r haenen yn ddigon i gael gwared ar y gwres.
Canlyniadau efelychiad rhifiadol o parth toddi o anelio pwls laser sengl ar 316L sampl plate.The amser o ddechrau'r curiad y galon i ddyfnder y pwll tawdd cyrraedd y gwerth mwyaf yw \(180~\upmu\text {s}\).Mae'r isotherm\(T = T_L = 1723~\text{K}\) yn cynrychioli'r ffin rhwng y llinellau isotherm ye hylifol a'r pwysau a gyfrifwyd fel y mae'r pwysau solet. swyddogaeth tymheredd yn yr adran nesaf.Felly, yn y parth rhwng y ddau isolines (isotherms\(T=T_L\) ac isobars\(\sigma =\sigma _V(T)\))), mae'r cyfnod solet yn destun llwythi mecanyddol cryf, a all arwain at newidiadau yn y microstrwythur.
Esbonnir yr effaith hon ymhellach yn Ffigur 4a, lle mae'r lefel pwysedd yn y parth tawdd yn cael ei blotio fel swyddogaeth amser a phellter o'r arwyneb. Yn gyntaf, mae'r ymddygiad pwysedd yn gysylltiedig â modiwleiddio'r dwysedd pwls laser a ddisgrifir yn Ffigur 2 uchod. Arsylwyd uchafswm pwysau \text{s}\) o tua \(10~\text {MPa}\) tua \(up) 10~\text {MPa}\) tua \(up) pwynt rheoli'r un pwysau ar yr un pwynt rheoli lefel leol. nodweddion toriad fel amledd \(500~\text {kHz}\). Mae hyn yn golygu bod tonnau pwysedd uwchsonig yn cael eu cynhyrchu ar yr wyneb ac yna'n ymledu i'r swbstrad.
Mae nodweddion cyfrifedig y parth anffurfiannau ger y parth toddi yn cael eu dangos yn Ffig. i abladiad laser, ac ni welwyd unrhyw straen thermoelastig yn y pwyntiau rheoli oherwydd bod y parth cychwynnol yr effeithiwyd arno gan wres yn rhy fach. Pan fydd gwres yn cael ei wasgaru i'r swbstrad, mae'r pwynt rheoli yn cynhyrchu straen thermoelastig uchel uwchben \(40~\text {MPa}\).
Mae'r lefelau straen modiwleiddio a gafwyd yn cael effaith sylweddol ar y rhyngwyneb solet-hylif ac efallai mai dyma'r mecanwaith rheoli sy'n rheoli'r llwybr solidification. Mae maint y parth anffurfio 2 i 3 gwaith yn fwy na'r parth toddi. \upmu \text {m}\) yn dibynnu ar yr amser sydyn.
Felly, mae'r modiwleiddio cymhleth y laser pulsed anelio yn arwain at y llwybr dewis ultrasonic effect.The microstructure yn wahanol os o'i gymharu â'r SLM heb ultrasonic loading.Deformed rhanbarthau ansefydlog yn arwain at gylchoedd cyfnodol o gywasgu ac ymestyn yn y solet phase.Thus, ffurfio ffiniau grawn newydd a ffiniau subgrain yn dod yn feasible.Therefore, mae'r microstructural priodweddau newidiol yn cael ei ddangos isod i'r casgliad posibl wedi'i newid dylunio, gellir ei ddangos i'r casgliad a nodir isod. d prototeip SLM a yrrir gan uwchsain.Yn yr achos hwn, gellir eithrio'r inductor piezoelectrig 26 a ddefnyddir mewn mannau eraill.
(a) Pwysedd fel ffwythiant amser, wedi'i gyfrifo ar bellteroedd gwahanol o'r arwyneb 0, 20 a \(40~\upmu \text {m}\) ar hyd echelin cymesuredd.(b) Pwysau Von Mises sy'n dibynnu ar amser wedi'i gyfrifo mewn matrics solet ar bellteroedd 70, 120 a \(170~\upmu \text {m}\) o'r arwyneb sampl.
Perfformiwyd arbrofion ar blatiau dur di-staen AISI 321H gyda dimensiynau \(20\times 20\times 5~\text {mm}\).Ar ôl pob pwls laser, mae'r plât yn symud \(50~\upmu\text {m}\), ac mae gwasg y pelydr laser ar yr wyneb targed tua \(100~\upmu\times 5~\times 5~\text {mm}\). deunydd gol ar gyfer mireinio grawn.Ym mhob achos, roedd y parth remelted sonicated, yn dibynnu ar y gydran osgiliadur y ymbelydredd laser.Mae hyn yn arwain at ostyngiad mwy na 5-plyg yn arwynebedd grawn cyfartalog. Mae Ffigur 5 yn dangos sut mae microstrwythur y rhanbarth wedi'i doddi â laser yn newid gyda nifer y cylchoedd remelting dilynol (pasio).
Isblotiau (a,d,g,j) a (b,e,h,k) – microstrwythur rhanbarthau wedi'u toddi â laser, isblotiau (c,f,i,l) – dosbarthiad arwynebedd grawn lliw.Mae cysgodi yn cynrychioli'r gronynnau a ddefnyddir i gyfrifo'r histogram. Mae lliwiau'n cyfateb i ranbarthau grawn (gweler y bar lliw ar frig yr histogram. Mae isblotiau (ac) yn cyfateb i ddur di-staen heb ei drin, ac mae isblotiau (df), (gi), (jl) yn cyfateb i 1, 3 a 5 remelts.
Gan nad yw'r egni pwls laser yn newid rhwng pasiau dilynol, dyfnder y parth tawdd yw'r un fath.
Efallai y bydd mireinio grawn yn cael ei achosi gan oeri cyflym y pwll tawdd65. Cynhaliwyd set arall o arbrofion lle'r oedd arwynebau platiau dur di-staen (321H a 316L) yn agored i ymbelydredd laser tonnau parhaus yn yr atmosffer (Ffig. 6) a gwactod (Ffig. 7).Mae'r pŵer laser cyfartalog (300 W a 100 W, yn y drefn honno) a'r canlyniadau arbrofion tawdd yn agos at y dull laser tawdd. sylwyd ar strwythur colofnol nodweddiadol.
Microstrwythur rhanbarth laser tonnau parhaus wedi'i doddi â laser (pŵer cyson 300 W, cyflymder sganio 200 mm/s, dur gwrthstaen AISI 321H).
(a) Microstrwythur a (b) delwedd diffreithiant cefn-scatter electron o barth toddi laser laser tonnau di-dor gwactod (pŵer cyson 100 W, cyflymder sganio 200 mm/s, dur gwrthstaen AISI 316L) \ (\sim 2~\text {mbar }\).
Felly, dangosir yn glir bod y modiwleiddio cymhleth y dwyster pwls laser yn cael effaith sylweddol ar y microstructure.We canlyniadol yn credu bod yr effaith hon yn fecanyddol o ran eu natur ac yn digwydd oherwydd y genhedlaeth o dirgryniadau ultrasonic lluosogi o wyneb arbelydru y toddi yn ddwfn i mewn i'r canlyniadau sample.Similar a gafwyd yn 13, 26, 34, 66, 67 gan ddefnyddio uwchsain deunyddiau transducers-Alex uchel darparu uwchsain Ti-Al6 yn darparu uwchsain uchel-Almaen-Tizoteinau -4V aloi 26 a dur di-staen 34 y canlyniad of.The mecanwaith posibl yn speculated fel a ganlyn. Gall uwchsain dwys achosi cavitation acwstig, fel y dangosir yn ultrafast in situ synchrotron pelydr-X delweddu.The cwymp y swigod cavitation yn ei dro yn cynhyrchu tonnau sioc yn y deunydd tawdd, y mae eu pwysau blaen yn cyrraedd tua \(100 ~ shock\text) Efallai y bydd y tonnau yn ddigon cryf i hyrwyddo sioc-destun cryf. niwclysau cyfnod solet mewn hylifau swmp, gan amharu ar strwythur grawn colofnog nodweddiadol gweithgynhyrchu ychwanegion haen-wrth-haen.
Yma, rydym yn cynnig mecanwaith arall sy'n gyfrifol am addasu strwythurol gan sonication.The deunydd dwys yn union ar ôl solidification ar dymheredd uchel yn agos at y pwynt toddi ac mae ganddo cynnyrch hynod o isel stress.Intense tonnau ultrasonic yn gallu achosi llif plastig i newid strwythur grawn y deunydd poeth yn unig solidified.However, data arbrofol dibynadwy ar y ddibyniaeth tymheredd o straen cynnyrch ar gael yn \(Tlesssim) {1,800 gweler Ffigur 1,800, gweler y Ffigur 1,800, gweler y Ffigur 1,800, gweler y Ffigur 1,800). sis, rydym yn perfformio deinameg moleciwlaidd (MD) efelychiadau o gyfansoddiad Fe-Cr-Ni tebyg i AISI 316 L dur er mwyn gwerthuso ymddygiad straen cynnyrch ger y pwynt toddi.I gyfrifo'r straen cynnyrch, rydym yn defnyddio'r dechneg MD ymlacio straen cneifio a nodir yn 70, 71, 72, 73.Ar gyfer y rhyngatomig a ddefnyddir cyfrifiadau EmbE. gan ddefnyddio codau LAMMPS 75,76.Cyhoeddir manylion yr efelychiad MD mewn man arall. Dangosir canlyniadau cyfrifiad MD o straen cynnyrch fel swyddogaeth tymheredd yn Ffig. 8 ynghyd â data arbrofol sydd ar gael a gwerthusiadau eraill77,78,79,80,81,82.
Straen cnwd ar gyfer dur di-staen austenitig AISI gradd 316 a chyfansoddiad model yn erbyn tymheredd ar gyfer efelychiadau MD. Mesuriadau arbrofol o gyfeiriadau: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81.cyfeiriwch at.(f)82 yn fodel empirig o ddibyniaeth ar raddfa fawr laser-dibynnol ar raddfa fawr. Mae canlyniadau efelychu MD yn yr astudiaeth hon yn cael eu dynodi fel \(\vartriangleleft\) ar gyfer grisial sengl anfeidrol di-nam a \(\vartriangleright\) ar gyfer grawn meidraidd gan ystyried maint cyfartalog y grawn trwy'r Dimensiynau perthynas Hall-Petch\(d = 50~\upmu \text {m}\).
Gellir gweld yn \(T>1500~\text {K}\) bod y straen cnwd yn disgyn islaw \(40~\text {MPa}\). Ar y llaw arall, mae amcangyfrifon yn rhagweld bod yr osgled ultrasonic a gynhyrchir gan laser yn fwy na \(40~\text {MPa}\) (gweler Ffig. 4b), sy'n ddigon i gymell llif plastig wedi'i gyfiawnhau yn y deunydd solet poeth.
Ymchwiliwyd yn arbrofol i ffurfiant microstrwythur o ddur di-staen austenitig 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) yn ystod SLM gan ddefnyddio ffynhonnell laser pwls wedi'i modiwleiddio â dwysedd cymhleth.
Canfuwyd gostyngiad maint grawn yn y parth toddi laser oherwydd ail-doddi laser parhaus ar ôl pasio 1, 3 neu 5.
Mae modelu macrosgopig yn dangos mai maint amcangyfrifedig y rhanbarth lle gall anffurfiad ultrasonic effeithio'n gadarnhaol ar y blaen solidification yw hyd at \(1~\text {mm}\).
Mae'r model MD microsgopig yn dangos bod cryfder cynnyrch dur gwrthstaen austenitig AISI 316 wedi'i leihau'n sylweddol i \(40~\text {MPa}\) ger y pwynt toddi.
Mae'r canlyniadau a gafwyd yn awgrymu dull ar gyfer rheoli microstrwythur deunyddiau gan ddefnyddio prosesu laser modiwlaidd cymhleth a gallai fod yn sail ar gyfer creu addasiadau newydd i'r dechneg SLM pwls.
Liu, Y. et al. Esblygiad microstrwythurol a phriodweddau mecanyddol cyfansoddion TiB2/AlSi10Mg yn y fan a'r lle trwy doddi dethol laser [J].J.Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao, S. et al.Recrystallization ffin grawn peirianneg o laser toddi dethol o ddur di-staen 316L [J].Journal of Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. & Qiu, C. Datblygu microstrwythurau brechdanau yn y fan a'r lle gyda hydwythedd gwell trwy ailgynhesu laser aloion titaniwm wedi'i doddi â laser.science.Rep.10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al.Additive gweithgynhyrchu o rannau Ti-6Al-4V gan laser dyddodiad metel (LMD): proses, microstructure a priodweddau mecanyddol.J.Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al.Microstructural modelu o bowdr metel laser cyfeirio dyddodiad ynni o Alloy 718.Add to.manufacture.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
Busey, M. et al.Parametric Neutron Bragg Edge Astudiaeth Delweddu o Samplau a Gynhyrchir Ychwanegol a Driniwyd gan Sioc Laser Peening.science.Rep.11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al.Gradient microstructure a phriodweddau mecanyddol Ti-6Al-4V ychwanegyn ffugio gan toddi trawst electron.Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).