Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ તમારો આભાર. તમે જે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો તેમાં CSS માટે મર્યાદિત સમર્થન છે. શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટેડ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડ બંધ કરો). તે દરમિયાન, સતત સમર્થનની ખાતરી કરવા માટે, અમે સ્ટાઇલ અને JavaScript વગર સાઇટને પ્રદર્શિત કરીશું.
ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં ઉત્પાદનોના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને નિયંત્રિત કરવા માટે પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટિંગ પર આધારિત નવી મિકેનિઝમ પ્રસ્તાવિત છે. આ મિકેનિઝમ જટિલ તીવ્રતા-મોડ્યુલેટેડ લેસર ઇરેડિયેશન દ્વારા પીગળેલા પૂલમાં ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના નિર્માણ પર આધાર રાખે છે. પ્રાયોગિક અભ્યાસો અને સંખ્યાત્મક રીતે અસરકારક રીતે આ પદ્ધતિને નિયંત્રિત કરી શકાય છે અને તકનીકી રીતે નિયંત્રિત કરી શકાય છે. આધુનિક પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટિંગ મશીનો.
તાજેતરના દાયકાઓમાં જટિલ આકારના ભાગોનું એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ (AM) નોંધપાત્ર રીતે વધ્યું છે. જો કે, પસંદગીયુક્ત લેસર મેલ્ટિંગ (SLM)1,2,3, ડાયરેક્ટ લેસર મેટલ ડિપોઝિશન4,5,6, ઇલેક્ટ્રોન બીમ મેલ્ટિંગ7,8 અને અન્ય 9,10 સહિતની એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ પ્રક્રિયાઓની વિવિધતા હોવા છતાં, આ ભાગોના ચોક્કસ ખામીને કારણે ચોક્કસ પોટોલિસ્ટિક ખામી હોઈ શકે છે. ઉચ્ચ થર્મલ ગ્રેડિએન્ટ્સ, ઉચ્ચ ઠંડક દરો અને ગલન અને રિમેલ્ટિંગ સામગ્રીમાં હીટિંગ ચક્રની જટિલતા સાથે સંકળાયેલી પ્રક્રિયા 11, જે એપિટેક્સિયલ અનાજની વૃદ્ધિ અને નોંધપાત્ર છિદ્રાળુતા 12,13 તરફ દોરી જાય છે.પરિણામો દર્શાવે છે કે , થર્મલ ગ્રેડિએન્ટ્સ, ઠંડક દર અને એલોય કમ્પોઝિશનને નિયંત્રિત કરવું જરૂરી છે અથવા વિવિધ ગુણધર્મોના બાહ્ય ક્ષેત્રો (દા.ત., અલ્ટ્રાસાઉન્ડ) દ્વારા વધારાના ભૌતિક આંચકાઓ લાગુ કરવા જરૂરી છે.
અસંખ્ય પ્રકાશનો પરંપરાગત કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયાઓમાં ઘનકરણ પ્રક્રિયા પર વાઇબ્રેશન ટ્રીટમેન્ટની અસરથી સંબંધિત છે14,15. જો કે, જથ્થાબંધ પીગળવા માટે બાહ્ય ક્ષેત્ર લાગુ કરવાથી ઇચ્છિત સામગ્રીનું માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર ઉત્પન્ન થતું નથી. જો પ્રવાહી તબક્કાનું પ્રમાણ નાનું હોય, તો પરિસ્થિતિ નાટકીય રીતે બદલાય છે. આ કિસ્સામાં, બાહ્ય ક્ષેત્રને નક્કરતા પ્રક્રિયા દરમિયાન નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે. 16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, આર્ક stirring28 અને oscillation29, સ્પંદનીય પ્લાઝ્મા આર્કસ30,31 અને અન્ય પદ્ધતિઓ32 .બાહ્ય ઉચ્ચ-તીવ્રતા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એચ-એટ્ર્રાસાઉન્ડ 2 છે. પોલાણ દ્વારા નવા સ્ફટિકો પેદા કરવા માટે ઘટાડેલા તાપમાનના ઢાળ અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એન્હાન્સમેન્ટને કારણે વધતા રચનાત્મક સબકૂલિંગ ઝોનને આભારી છે.
આ કાર્યમાં, અમે ઓસ્ટેનિટીક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ્સના અનાજના માળખાને ગલન લેસર દ્વારા જ ઉત્પન્ન થતા ધ્વનિ તરંગો સાથે સોનિકેટ કરીને ઓસ્ટેનિટીક સ્ટેનલેસ સ્ટીલના અનાજના માળખામાં ફેરફાર કરવાની શક્યતાની તપાસ કરી. પ્રકાશ-શોષી લેનાર માધ્યમ પર લેસર રેડિયેશનની ઘટનાની તીવ્રતા મોડ્યુલેશન, જે અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના ઉત્પાદનમાં પરિણમે છે. ડાયેશનને હાલના SLM 3D પ્રિન્ટરોમાં સરળતાથી એકીકૃત કરી શકાય છે. આ કાર્યમાં પ્રયોગો સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પ્લેટો પર કરવામાં આવ્યા હતા જેની સપાટીઓ તીવ્રતા-મોડ્યુલેટેડ લેસર રેડિયેશનના સંપર્કમાં આવી હતી. તેથી, તકનીકી રીતે, લેસર સપાટીની સારવાર કરવામાં આવે છે. જો કે, જો આવી લેસર ટ્રીટમેન્ટ દરેક સ્તરની સપાટી પર કરવામાં આવે છે, તો સ્તર-બાય-બાય-બાય-લેયર, બિલ્ડ-અપ અને અન્ય ભાગોના વોલ્યુમ પર અસર થાય છે. ભાગ સ્તર દ્વારા સ્તર બાંધવામાં આવે છે, દરેક સ્તરની લેસર સપાટીની સારવાર "લેસર વોલ્યુમ ટ્રીટમેન્ટ" ની સમકક્ષ છે.
જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન આધારિત અલ્ટ્રાસોનિક થેરાપીમાં, સ્ટેન્ડિંગ ધ્વનિ તરંગની અલ્ટ્રાસોનિક ઉર્જા સમગ્ર ઘટકમાં વિતરિત કરવામાં આવે છે, જ્યારે લેસર પ્રેરિત અલ્ટ્રાસોનિક તીવ્રતા તે બિંદુની નજીક ખૂબ કેન્દ્રિત હોય છે જ્યાં લેસર રેડિયેશન શોષાય છે. એક સોનોટ્રોડનો ઉપયોગ SLM ની ટોચની સપાટીને પાઉડર બનાવવા માટે એક SLM માં સોનોટ્રોડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. એશન સ્થિર રહેવું જોઈએ. વધુમાં, ભાગની ટોચની સપાટી પર કોઈ યાંત્રિક તાણ નથી. તેથી, એકોસ્ટિક તણાવ શૂન્યની નજીક છે અને ભાગની સમગ્ર ટોચની સપાટી પર કણોનો વેગ મહત્તમ કંપનવિસ્તાર ધરાવે છે. સમગ્ર પીગળેલા પૂલની અંદરના અવાજનું દબાણ મહત્તમ દબાણના 0.1% કરતાં વધી શકતું નથી, કારણ કે 20 તરંગ તરંગો દ્વારા ઉત્પાદિત વેવ્થ તરંગો દ્વારા ઉત્પાદિત મહત્તમ દબાણ. સ્ટેનલેસ સ્ટીલમાં Hz છે \(\sim 0.3~\text {m}\), અને ઊંડાઈ સામાન્ય રીતે \(\sim 0.3~\text {mm}\) કરતાં ઓછી હોય છે. તેથી, પોલાણ પર અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અસર ઓછી હોઈ શકે છે.
એ નોંધવું જોઇએ કે ડાયરેક્ટ લેસર મેટલ ડિપોઝિશનમાં ઇન્ટેન્સિટી-મોડ્યુલેટેડ લેસર રેડિયેશનનો ઉપયોગ 35,36,37,38 સંશોધનનો સક્રિય વિસ્તાર છે.
માધ્યમ પર લેસર કિરણોત્સર્ગની ઘટનાની થર્મલ અસર એ સામગ્રીની પ્રક્રિયા માટે લગભગ તમામ લેસર તકનીકો 39, 40 માટેનો આધાર છે, જેમ કે કટીંગ41, વેલ્ડીંગ, સખ્તાઇ, ડ્રિલિંગ42, સપાટીની સફાઈ, સરફેસ એલોયિંગ, સરફેસ પોલીશીંગ43, વગેરે. લેસરની શોધ ઉત્તેજિત નવી પ્રગતિઓ અને સામગ્રીની પ્રક્રિયામાં અગાઉના પરિણામોની સમીક્ષા કરવામાં આવી છે. આલેખ 44,45,46.
એ નોંધવું જોઇએ કે માધ્યમ પરની કોઈપણ બિન-સ્થિર ક્રિયા, જેમાં શોષક માધ્યમ પર લેસિંગ ક્રિયાનો સમાવેશ થાય છે, તેના પરિણામે તેમાં વધુ કે ઓછી કાર્યક્ષમતા સાથે એકોસ્ટિક તરંગો ઉત્તેજિત થાય છે. શરૂઆતમાં, મુખ્ય ધ્યાન પ્રવાહીમાં તરંગોના લેસર ઉત્તેજના અને વિવિધ થર્મલ ઉત્તેજના મિકેનિઝમ્સ, ધ્વનિ, સંકોચન વોલ્યુમ 4, થર્મલ ટ્રાંસપોર 7, સંકોચન તબક્કામાં ફેરફાર વગેરે પર હતું. , 48, 49. અસંખ્ય મોનોગ્રાફ્સ50, 51, 52 આ પ્રક્રિયાના સૈદ્ધાંતિક પૃથ્થકરણ અને તેના સંભવિત વ્યવહારુ ઉપયોગો પૂરા પાડે છે.
આ મુદ્દાઓ પછીથી વિવિધ પરિષદોમાં ચર્ચા કરવામાં આવી હતી, અને અલ્ટ્રાસાઉન્ડના લેસર ઉત્તેજનામાં લેસર ટેકનોલોજી 53 અને મેડિસિન 54 ના બંને industrial દ્યોગિક કાર્યક્રમોમાં એપ્લિકેશન છે. તેથી તે ધ્યાનમાં લઈ શકાય છે કે શોષક માધ્યમ પર લેસર લાઇટ કૃત્યોની સ્થાપના કરવામાં આવી છે તે પ્રક્રિયાની મૂળભૂત વિભાવના.
સામગ્રી પર લેસર-જનરેટેડ આંચકા તરંગોની અસર લેસર શોક પીનિંગ 57,58,59નો આધાર છે, જેનો ઉપયોગ એડિટિવલી ઉત્પાદિત ભાગો 60ની સપાટીની સારવાર માટે પણ થાય છે. જો કે, લેસર શોક મજબૂતીકરણ નેનોસેકન્ડ લેસર પલ્સ અને યાંત્રિક રીતે લોડ થયેલ સપાટીઓ પર સૌથી વધુ અસરકારક છે (દા.ત., પ્રવાહીના સ્તર સાથે મિકેનિકલ દબાણ 59 વધે છે.
નક્કર સામગ્રીના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર પર વિવિધ ભૌતિક ક્ષેત્રોની સંભવિત અસરોની તપાસ કરવા માટે પ્રયોગો હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. પ્રાયોગિક સેટઅપની કાર્યાત્મક રેખાકૃતિ આકૃતિ 1 માં બતાવવામાં આવી છે. A pulsed Nd:YAG સોલિડ-સ્ટેટ લેસર ફ્રી-રનિંગ મોડમાં કાર્યરત છે (પલ્સ સમયગાળો \(\tau _L \sim 150 દ્વારા પસાર કરવામાં આવ્યો હતો) યુટ્રલ ડેન્સિટી ફિલ્ટર્સ અને બીમ સ્પ્લિટર પ્લેટ સિસ્ટમ. ન્યુટ્રલ ડેન્સિટી ફિલ્ટર્સના સંયોજન પર આધાર રાખીને, લક્ષ્ય પરની પલ્સ એનર્જી \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) થી \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) પ્રતિબિંબિત કરવા માટે ફોટોમાં ફેરબદલ કરવા માટે અલગ અલગ હોય છે. ous ડેટા એક્વિઝિશન, અને બે કેલરીમીટર્સ (\(1~\text {ms}\) કરતાં વધુનો લાંબો પ્રતિભાવ સમય સાથેનો ફોટોડિયોડ્સ)નો ઉપયોગ લક્ષ્ય સુધીની ઘટનાને નિર્ધારિત કરવા અને તેમાંથી પ્રતિબિંબિત કરવા માટે થાય છે, અને ઘટના નક્કી કરવા માટે બે પાવર મીટર (ટૂંકા પ્રતિભાવ સમય\(<10~\text {ns}\)))નો ઉપયોગ થાય છે અને પ્રતિબિંબિત ઓપ્ટિકલ વેલ્યુનો ઉપયોગ કરીને એકમ અને કેલરીબલ પાવર રેટેડ પાવર મીટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. થર્મોપાઈલ ડિટેક્ટર Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 અને એક ડાઇલેક્ટ્રિક મિરર નમૂનાના સ્થાન પર માઉન્ટ થયેલ છે. લેન્સનો ઉપયોગ કરીને બીમને લક્ષ્ય પર ફોકસ કરો (\(1.06 \upmu \text {m}\ પર એન્ટિરીફ્લેક્શન કોટિંગ), ફોકલ લંબાઈ \(160~\text {mm}\0) અને ટાર્ગેટ a~6\0 સપાટી પર. ટેક્સ્ટ {m}\).
પ્રાયોગિક સેટઅપનું કાર્યાત્મક યોજનાકીય આકૃતિ: 1—લેસર;2-લેસર બીમ;3-તટસ્થ ઘનતા ફિલ્ટર;4-સિંક્રનાઇઝ્ડ ફોટોોડિયોડ;5-બીમ સ્પ્લિટર;6-ડાયાફ્રેમ;7 - ઘટના બીમનું કેલરીમીટર;8 - પ્રતિબિંબિત બીમનું કેલરીમીટર;9 - ઘટના બીમ પાવર મીટર;10 - પ્રતિબિંબિત બીમ પાવર મીટર;11 - ફોકસિંગ લેન્સ;12 - અરીસો;13 - નમૂના;14 - બ્રોડબેન્ડ પીઝોઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સડ્યુસર;15 - 2D કન્વર્ટર;16 - પોઝિશનિંગ માઇક્રોકન્ટ્રોલર;17 - સિંક્રનાઇઝેશન યુનિટ;18 - વિવિધ નમૂના દરો સાથે મલ્ટી-ચેનલ ડિજિટલ એક્વિઝિશન સિસ્ટમ;19 - વ્યક્તિગત કમ્પ્યુટર.
અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર નીચે પ્રમાણે હાથ ધરવામાં આવે છે. લેસર ફ્રી-રનિંગ મોડમાં કાર્ય કરે છે;તેથી લેસર પલ્સનો સમયગાળો \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\) છે, જેમાં લગભગ \(1.5~\upmu \text {s } \) દરેકની બહુવિધ અવધિનો સમાવેશ થાય છે. લેસર પલ્સનો ટેમ્પોરલ આકાર અને તેના સ્પેક્ટ્રમમાં નીચી-ફ્રિકવન્સી અને સરેરાશ ફ્રિક્વન્સી અને ફ્રિક્વન્સી નીચી હોય છે. 0.7~\text {MHz}\), આકૃતિ 2 માં બતાવ્યા પ્રમાણે.- આવર્તન પરબિડીયું સામગ્રીને ગરમ કરવા અને અનુગામી ગલન અને બાષ્પીભવન પ્રદાન કરે છે, જ્યારે ઉચ્ચ આવર્તન ઘટક ફોટોકોસ્ટિક અસરને કારણે અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનો પ્રદાન કરે છે. અલ્ટ્રાસોનિક પલ્સનું વેવફોર્મ લેટેન્સના આકાર દ્વારા નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે.તે \(7~\text {kHz}\) થી \ (2~\text {MHz}\), અને કેન્દ્રની આવર્તન \(~ 0.7~\text {MHz}\) છે. ફોટોકોસ્ટિક અસરને કારણે એકોસ્ટિક પલ્સ પોલિવિનાઇલિડીનથી બનેલા બ્રોડબેન્ડ પીઝોઇલેક્ટ્રિક ટ્રાન્સડ્યુસરનો ઉપયોગ કરીને રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યા હતા અને તેની તરંગવાળી ફિલ્મોમાં એફ સ્પેકટેડ ફિલ્મ દર્શાવવી જોઇએ નહીં. કે લેસર પલ્સનો આકાર ફ્રી-રનિંગ મોડ લેસર જેવો છે.
નમૂનાની પાછળની સપાટી પર લેસર પલ્સ ઇન્ટેન્સિટી (a) અને ધ્વનિની ગતિનું ટેમ્પોરલ ડિસ્ટ્રિબ્યુશન, લેસર પલ્સ (c) અને અલ્ટ્રાસોનિક પલ્સ (d) નું સ્પેક્ટ્રા એક લેસર પલ્સ (વાદળી વળાંક) માટે સરેરાશ 300 લેસર પલ્સ (લાલ વળાંક) છે.
અમે અનુક્રમે લેસર પલ્સ અને ઉચ્ચ-આવર્તન મોડ્યુલેશનના નીચા-આવર્તન પરબિડીયું અને ઉચ્ચ-આવર્તન મોડ્યુલેશનને અનુરૂપ એકોસ્ટિક ટ્રીટમેન્ટના ઓછી-આવર્તન અને ઉચ્ચ-આવર્તન ઘટકોને સ્પષ્ટપણે અલગ પાડી શકીએ છીએ. લેસર પલ્સ દ્વારા ઉત્પન્ન કરાયેલા એકોસ્ટિક તરંગોની તરંગલંબાઇ \\0cm {~\0}}(\lopetext enve});તેથી, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર પર એકોસ્ટિક સિગ્નલના બ્રોડબેન્ડ ઉચ્ચ-આવર્તન ઘટકોની મુખ્ય અસર અપેક્ષિત છે.
SLM માં ભૌતિક પ્રક્રિયાઓ જટિલ છે અને તે વિવિધ અવકાશી અને ટેમ્પોરલ સ્કેલ પર એક સાથે થાય છે. તેથી, SLM ના સૈદ્ધાંતિક પૃથ્થકરણ માટે મલ્ટિ-સ્કેલ પદ્ધતિઓ સૌથી વધુ યોગ્ય છે. ગાણિતિક મોડલ શરૂઆતમાં બહુ-ભૌતિક હોવા જોઈએ. મિકેનિક્સ અને થર્મોફિઝિક્સ એક મલ્ટી-ફેઝ માધ્યમના અસરકારક રીતે વર્ણવવામાં આવે છે. SLM માં સામગ્રી થર્મલ લોડ્સની લાક્ષણિકતાઓ નીચે મુજબ છે.
\(10^{13}~\text {W} cm}^2\) સુધીની પાવર ડેન્સિટી સાથે સ્થાનિક લેસર ઇરેડિયેશનને કારણે \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ સુધી હીટિંગ અને ઠંડકનો દર.
મેલ્ટિંગ-સોલિડિફિકેશન ચક્ર 1 અને \(10~\text {ms}\) ની વચ્ચે ચાલે છે, જે ઠંડક દરમિયાન ગલન ઝોનના ઝડપી ઘનકરણમાં ફાળો આપે છે.
નમૂનાની સપાટીને ઝડપથી ગરમ કરવાથી સપાટીના સ્તરમાં ઉચ્ચ થર્મોઇલાસ્ટિક તાણની રચના થાય છે. પાવડર સ્તરનો પૂરતો (20% સુધી) ભાગ મજબૂત રીતે બાષ્પીભવન થાય છે63, જે લેસર એબ્લેશનના પ્રતિભાવમાં સપાટી પર વધારાના દબાણના ભારમાં પરિણમે છે. પરિણામે, પ્રેરિત તાણ નોંધપાત્ર રીતે વિકૃત કરે છે અને ખાસ કરીને નજીકના ભાગની નજીકના ઉષ્મા તત્વોને વિકૃત કરે છે. સ્પંદનીય લેસર એનેલીંગના પરિણામે અલ્ટ્રાસોનિક સ્ટ્રેઈન તરંગો ઉત્પન્ન થાય છે જે સપાટીથી સબસ્ટ્રેટ સુધી ફેલાય છે. સ્થાનિક તાણ અને તાણ વિતરણ પર ચોક્કસ જથ્થાત્મક ડેટા મેળવવા માટે, ગરમી અને સામૂહિક સ્થાનાંતરણ માટે સંયોજિત સ્થિતિસ્થાપક વિકૃતિ સમસ્યાનું મેસોસ્કોપિક સિમ્યુલેશન કરવામાં આવે છે.
મોડલના સંચાલક સમીકરણોમાં (1) અસ્થિર હીટ ટ્રાન્સફર સમીકરણોનો સમાવેશ થાય છે જ્યાં થર્મલ વાહકતા તબક્કાની સ્થિતિ (પાવડર, મેલ્ટ, પોલીક્રિસ્ટલાઇન) અને તાપમાન પર આધાર રાખે છે, (2) સાતત્ય ઘટાડવું અને થર્મોઇલાસ્ટિક વિસ્તરણ સમીકરણ પછી સ્થિતિસ્થાપક વિરૂપતામાં વધઘટ. સીમા મૂલ્યની સમસ્યા સપાટી પર નિર્ધારિત કરવામાં આવે છે. સેમ્પલ ડિફ્લેક્સ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. ive ઠંડકમાં વાહક ઉષ્મા વિનિમય અને બાષ્પીભવનશીલ પ્રવાહનો સમાવેશ થાય છે. બાષ્પીભવન સામગ્રીના સંતૃપ્ત વરાળના દબાણની ગણતરીના આધારે સમૂહ પ્રવાહને વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ઇલાસ્ટોપ્લાસ્ટિક તાણ-તાણ સંબંધનો ઉપયોગ થાય છે જ્યાં થર્મોઇલાસ્ટિક તણાવ તાપમાનના તફાવતના પ્રમાણમાં હોય છે. નામાંકિત શક્તિ માટે \(300~H~t}, interfire \(300~h~t}) co-text {~\5}, અસરકારક બીમ વ્યાસનો cient 100 અને \(200~\upmu \text {m}\ )
આકૃતિ 3 મેક્રોસ્કોપિક ગાણિતિક મોડેલનો ઉપયોગ કરીને પીગળેલા ઝોનના આંકડાકીય અનુકરણના પરિણામો બતાવે છે. ફ્યુઝન ઝોનનો વ્યાસ \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) ત્રિજ્યા છે) અને \(40~\upmu \text { m}\) ત્રિજ્યા છે અને \(40~\upmu}) \(40~\upmu}) \(40~\upmu}) \(40~\upmu}) તાપમાન સાથે સ્થાનિક સમય vm. પલ્સ મોડ્યુલેશનના ઉચ્ચ તૂટક તૂટક પરિબળને કારણે \(100~\text {K}\). હીટિંગ \(V_h\) અને ઠંડક \(V_c\) દરો અનુક્રમે \(10^7\) અને \(10^6~\text {K}/\text {s}\) ના ક્રમ પર છે. આ ક્રમમાં અમારા અગાઉના ક્રમના 4 મૂલ્યો વચ્ચેનો તફાવત છે. (V_h\) અને \(V_c\) સપાટીના સ્તરના ઝડપી ઓવરહિટીંગમાં પરિણમે છે, જ્યાં સબસ્ટ્રેટમાં થર્મલ વહન ગરમીને દૂર કરવા માટે અપૂરતું છે. તેથી, \(t=26~\upmu \text {s}\) પર સપાટીનું તાપમાન \(4800~\text {K}\) જેટલું ઊંચું થાય છે.
316L સેમ્પલ પ્લેટ પર સિંગલ લેસર પલ્સ એનિલિંગના મેલ્ટિંગ ઝોનના આંકડાકીય સિમ્યુલેશન પરિણામો. પલ્સની શરૂઆતથી પીગળેલા પૂલની ઊંડાઈ સુધીનો સમય મહત્તમ મૂલ્ય સુધી પહોંચે છે \(180~\upmu\text {s}\). isotherm\(T = T_L = 1723} અને ટેક્સ્ટ વચ્ચેનો ઘન તબક્કો છે. ઓબાર્સ (પીળી રેખાઓ) આગલા વિભાગમાં તાપમાનના કાર્ય તરીકે ગણવામાં આવતા ઉપજના તાણને અનુરૂપ છે. તેથી, બે આઇસોલાઇન્સ (આઇસોથર્મ્સ\(T=T_L\) અને આઇસોબાર્સ\(\sigma =\sigma _V(T)\)) વચ્ચેના ડોમેનમાં, ઘન તબક્કો મજબૂત ફેરફારોને આધિન છે જે સૂક્ષ્મ લોડને આધિન છે.
આ અસર આકૃતિ 4a માં વધુ સમજાવવામાં આવી છે, જ્યાં પીગળેલા ઝોનમાં દબાણનું સ્તર સપાટીથી સમય અને અંતરના કાર્ય તરીકે રચાયેલ છે. પ્રથમ, દબાણનું વર્તન ઉપરના આકૃતિ 2 માં વર્ણવેલ લેસર પલ્સ તીવ્રતાના મોડ્યુલેશન સાથે સંબંધિત છે. મહત્તમ દબાણ \(text{s}\) લગભગ \(10~\text {MPa}\t) લગભગ 10~\text {MPa}\t}\u0000000000000000000 સુધી જોવામાં આવ્યું હતું. કંટ્રોલ પોઈન્ટ પરના સ્થાનિક દબાણના સંકેતો \(500~\text {kHz}\) ની આવર્તન સમાન ઓસિલેશન લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે. આનો અર્થ એ છે કે અલ્ટ્રાસોનિક દબાણ તરંગો સપાટી પર ઉત્પન્ન થાય છે અને પછી સબસ્ટ્રેટમાં ફેલાય છે.
ગલન ઝોનની નજીકના વિરૂપતા ક્ષેત્રની ગણતરી કરેલ લાક્ષણિકતાઓ આકૃતિ 4b માં દર્શાવવામાં આવી છે. લેસર એબ્લેશન અને થર્મોઇલાસ્ટિક તણાવ સ્થિતિસ્થાપક વિરૂપતા તરંગો ઉત્પન્ન કરે છે જે સબસ્ટ્રેટમાં પ્રસરે છે. આકૃતિ પરથી જોઈ શકાય છે તેમ, તણાવ પેદા કરવાના બે તબક્કા છે. \(t ~ } ~ ~ } સ્ટ્રેસના પ્રથમ તબક્કામાં, Mi ~ ~ 40 સુધી લખાણમાં વધારો થાય છે. MPa}\) સપાટીના દબાણના સમાન મોડ્યુલેશન સાથે. આ તણાવ લેસર એબ્લેશનને કારણે થાય છે, અને નિયંત્રણ બિંદુઓમાં કોઈ થર્મોઈલાસ્ટિક તણાવ જોવા મળ્યો ન હતો કારણ કે પ્રારંભિક ગરમી-અસરગ્રસ્ત ઝોન ખૂબ નાનો હતો. જ્યારે ગરમી સબસ્ટ્રેટમાં વિખેરી નાખવામાં આવે છે, ત્યારે નિયંત્રણ બિંદુ \(40~\) ટેક્સ્ટ {MPa}\ ઉપર ઉચ્ચ થર્મોઈલાસ્ટિક તણાવ પેદા કરે છે.
પ્રાપ્ત મોડ્યુલેટેડ સ્ટ્રેસ લેવલની ઘન-પ્રવાહી ઈન્ટરફેસ પર નોંધપાત્ર અસર પડે છે અને તે નક્કરતાના માર્ગને સંચાલિત કરતી નિયંત્રણ પદ્ધતિ હોઈ શકે છે. વિરૂપતા ઝોનનું કદ ગલન ઝોન કરતા 2 થી 3 ગણું મોટું છે. આકૃતિ 3 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ગલન ઇસોથર્મનું સ્થાન અને આ સ્ટ્રેસ લેવલની સરખામણીમાં સ્ટ્રેસ લેવલ સમાન છે. s ત્વરિત સમયના આધારે 300 અને \(800~\upmu \text {m}\) વચ્ચેના અસરકારક વ્યાસ સાથે સ્થાનિક વિસ્તારોમાં ઉચ્ચ યાંત્રિક ભાર.
તેથી, સ્પંદનીય લેસર એનિલિંગનું જટિલ મોડ્યુલેશન અલ્ટ્રાસોનિક અસર તરફ દોરી જાય છે. અલ્ટ્રાસોનિક લોડિંગ વિના SLM સાથે સરખામણી કરવામાં આવે તો માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર પસંદગીનો માર્ગ અલગ છે. વિકૃત અસ્થિર પ્રદેશો નક્કર તબક્કામાં કમ્પ્રેશન અને સ્ટ્રેચિંગના સામયિક ચક્ર તરફ દોરી જાય છે. આ રીતે, બોગરા અને પેટા બાઉન્ડ્રીઝની રચનામાં નવીનતાઓ બને છે. નીચે બતાવ્યા પ્રમાણે માળખાકીય ગુણધર્મો ઈરાદાપૂર્વક બદલી શકાય છે. પ્રાપ્ત તારણો પલ્સ મોડ્યુલેશન-પ્રેરિત અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સંચાલિત SLM પ્રોટોટાઈપ ડિઝાઇન કરવાની શક્યતા પૂરી પાડે છે. આ કિસ્સામાં, અન્યત્ર ઉપયોગમાં લેવાતા પીઝોઈલેક્ટ્રિક ઇન્ડક્ટર 26ને બાકાત કરી શકાય છે.
(a) સમયના કાર્ય તરીકે દબાણ, સપાટી 0, 20 અને \(40~\upmu \text {m}\) થી સપ્રમાણતાના અક્ષ સાથે વિવિધ અંતરે ગણવામાં આવે છે.
પરિમાણ સાથે AISI 321H સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પ્લેટો પર પ્રયોગો કરવામાં આવ્યા હતા \(20\times 20\times 5~\text {mm}\).દરેક લેસર પલ્સ પછી, પ્લેટ ખસે છે \(50~\upmu \text {m}\), અને લેસર બીમ કમર લક્ષ્ય સપાટી પર \~\mu} ની લગભગ પાંચ જેટલી હોય છે. અનાજના શુદ્ધિકરણ માટે પ્રક્રિયા કરેલ સામગ્રીના રિમેલ્ટિંગને પ્રેરિત કરવા માટે સમાન ટ્રેક સાથે પાસ કરવામાં આવે છે. તમામ કિસ્સાઓમાં, લેસર રેડિયેશનના ઓસીલેટરી ઘટકના આધારે, રીમેલ્ટ ઝોન સોનિકેટેડ હતું. આના પરિણામે સરેરાશ અનાજ વિસ્તારમાં 5-ગણો ઘટાડો થાય છે. આકૃતિ 5 બતાવે છે કે કેવી રીતે માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરિંગ ક્ષેત્રના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરની સંખ્યા બદલાય છે. ses).
સબપ્લોટ્સ (a,d,g,j) અને (b,e,h,k) - લેસર ઓગળેલા પ્રદેશોની માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર, સબપ્લોટ્સ (c,f,i,l) - રંગીન અનાજનું ક્ષેત્રફળ વિતરણ.શેડિંગ હિસ્ટોગ્રામની ગણતરી કરવા માટે વપરાતા કણોનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. રંગો અનાજના પ્રદેશોને અનુરૂપ છે (હિસ્ટોગ્રામની ટોચ પર રંગ બાર જુઓ. સબપ્લોટ્સ (ac) સારવાર ન કરાયેલ સ્ટેનલેસ સ્ટીલને અનુરૂપ છે, અને સબપ્લોટ્સ (df), (gi), (jl) 1, 3 અને 5 ને અનુરૂપ છે.
લેસર પલ્સ એનર્જી અનુગામી પાસ વચ્ચે બદલાતી ન હોવાથી, પીગળેલા ઝોનની ઊંડાઈ સમાન છે. આમ, અનુગામી ચેનલ અગાઉના એકને સંપૂર્ણપણે "કવર" કરે છે. જો કે, હિસ્ટોગ્રામ બતાવે છે કે પાસની વધતી સંખ્યા સાથે સરેરાશ અને મધ્ય અનાજનો વિસ્તાર ઘટે છે. આ સૂચવે છે કે લેસર સબસ્ટ્રેટ પર કામ કરી રહ્યું છે.
અનાજની શુદ્ધિકરણ પીગળેલા પૂલના ઝડપી ઠંડકને કારણે થઈ શકે છે 65. પ્રયોગોનો બીજો સમૂહ હાથ ધરવામાં આવ્યો હતો જેમાં સ્ટેનલેસ સ્ટીલ પ્લેટ્સ (321H અને 316L) ની સપાટીઓ વાતાવરણમાં સતત તરંગ લેસર રેડિયેશનના સંપર્કમાં આવી હતી (ફિગ. 6) અને શૂન્યાવકાશ (ફિગ. 7)).સરેરાશ W10 અને pomol 0 અને pool 0 અને pool 0 pool અને pool આદરણીય છે. ફ્રી-રનિંગ મોડમાં Nd:YAG લેસરના પ્રાયોગિક પરિણામોની નજીક. જો કે, એક લાક્ષણિક સ્તંભાકાર માળખું જોવા મળ્યું હતું.
સતત તરંગ લેસરના લેસર-ઓગળેલા પ્રદેશનું માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર (300 W સતત પાવર, 200 mm/s સ્કેન સ્પીડ, AISI 321H સ્ટેનલેસ સ્ટીલ).
(a) માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને (b) સતત વેવ લેસર (100 W સતત પાવર, 200 mm/s સ્કેન સ્પીડ, AISI 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલ)\ (\sim 2~\text {mbar}\) સાથે શૂન્યાવકાશમાં લેસર-મેલ્ટેડ પ્રદેશની ઇલેક્ટ્રોન બેકસ્કેટર વિવર્તન છબીઓ.
તેથી, તે સ્પષ્ટપણે દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે લેસર પલ્સ ઇન્ટેન્સિટીનું જટિલ મોડ્યુલેશન પરિણામી માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. અમે માનીએ છીએ કે આ અસર પ્રકૃતિમાં યાંત્રિક છે અને નમૂનામાં ઊંડે ગલનની ઇરેડિયેટેડ સપાટીથી પ્રસરી રહેલા અલ્ટ્રાસોનિક સ્પંદનોના ઉત્પાદનને કારણે થાય છે. સમાન પરિણામો 1364, 1364, 1364, ઇલેક્ટ્રીક ટ્રાન્સમિશનનો ઉપયોગ કરીને પ્રાપ્ત થયા હતા. ડ્યુસર્સ અને સોનોટ્રોડ્સ Ti-6Al-4V એલોય 26 અને સ્ટેનલેસ સ્ટીલ 34 સહિત વિવિધ સામગ્રીઓમાં ઉચ્ચ-તીવ્રતાના અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રદાન કરે છે. જેનું પરિણામ નીચે મુજબ છે. સંભવિત મિકેનિઝમનું અનુમાન નીચે મુજબ છે. તીવ્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ એકોસ્ટિક પોલાણનું કારણ બની શકે છે, જેમ કે એક્સ-એપબ્લ્યુલેટ્સ ટર્નિંગ સિન્ક્રોટ્યુલેટ્સમાં અલ્ટ્રાફાસ્ટમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે. પીગળેલા પદાર્થમાં આંચકાના તરંગો, જેનું આગળનું દબાણ લગભગ \(100~\text {MPa}\)69 સુધી પહોંચે છે. આવા આંચકાના તરંગો જથ્થાબંધ પ્રવાહીમાં નિર્ણાયક-કદના ઘન-તબક્કાના મધ્યવર્તી કેન્દ્રની રચનાને પ્રોત્સાહન આપવા માટે પૂરતા મજબૂત હોઈ શકે છે, જે સ્તર-દર-સ્તર ઉમેરણ ઉત્પાદકની લાક્ષણિક સ્તંભાકાર અનાજની રચનાને વિક્ષેપિત કરે છે.
અહીં, અમે તીવ્ર સોનિકેશન દ્વારા માળખાકીય ફેરફાર માટે જવાબદાર અન્ય પદ્ધતિનો પ્રસ્તાવ આપીએ છીએ. ઘનકરણ પછી તરત જ, સામગ્રી ગલનબિંદુની નજીક ઊંચા તાપમાને હોય છે અને તે અત્યંત નીચી ઉપજ તણાવ ધરાવે છે. તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક તરંગો ગરમ, માત્ર નક્કર સામગ્રીના અનાજના માળખાને બદલવા માટે પ્લાસ્ટિક પ્રવાહનું કારણ બની શકે છે. જો કે પ્રાયોગિક તાણ પર ઉપલબ્ધ ડેટા પર આધાર રાખે છે. sim 1150~\text {K}\) (આકૃતિ 8 જુઓ). તેથી, આ પૂર્વધારણાને ચકાસવા માટે, અમે AISI 316 L સ્ટીલ જેવી જ Fe-Cr-Ni રચનાના મોલેક્યુલર ડાયનેમિક્સ (MD) સિમ્યુલેશન્સ કર્યા છે, જેથી અમે ઉપયોગમાં લેવાતી મેલિંગ પોઈન્ટ ટેકનિકની નજીકના રિલેક્સ્ડ MD સ્ટ્રેસ ટેકનિકની નજીકના યીલ્ડ સ્ટ્રેસ વર્તણૂકનું મૂલ્યાંકન કર્યું. 70, 71, 72, 73 માં ed. ઇન્ટરએટોમિક ક્રિયાપ્રતિક્રિયાની ગણતરીઓ માટે, અમે 74 માંથી એમ્બેડેડ એટોમિક મોડલ (EAM) નો ઉપયોગ કર્યો. MD સિમ્યુલેશન્સ LAMMPS કોડ્સ 75,76 નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યા હતા. MD સિમ્યુલેશનની વિગતો અન્યત્ર પ્રકાશિત કરવામાં આવશે. FMD ની તાણની ગણતરીના પરિણામો સાથે મળીને FMD ની ગણતરીના પરિણામોમાં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. પ્રાયોગિક ડેટા અને અન્ય મૂલ્યાંકન77,78,79,80,81,82.
એમડી સિમ્યુલેશન્સ માટે એઆઈએસઆઈ ગ્રેડ 316 us સ્ટેનિટીક સ્ટેનલેસ સ્ટીલ અને મોડેલ કમ્પોઝિશન વિરુદ્ધ તાપમાન માટે તણાવ. સંદર્ભોમાંથી વિશિષ્ટ માપન: (એ), 77, (બી), 78, (સી) ,,,, (ડી), ૧, (ઇ) 81. (એફ) 82. આ અધ્યયનમાં સિમ્યુલેશન્સને ખામી-મુક્ત અનંત સિંગલ ક્રિસ્ટલ માટે \ (\ વેરટ્રાયન્ગલેફ્ટ \) તરીકે સૂચવવામાં આવે છે અને મર્યાદિત અનાજ માટે \ (\ વર્ટ્રિગ્લરાઇટ \) હ Hall લ-પેચ રિલેશન ડાયમેન્શન દ્વારા સરેરાશ અનાજના કદને ધ્યાનમાં લેતા હોય છે.
તે જોઈ શકાય છે કે \(T>1500~\text {K}\) પર ઉપજ તણાવ \(40~\text {MPa}\) થી નીચે આવે છે. બીજી બાજુ, અનુમાન અનુમાન કરે છે કે લેસર-જનરેટેડ અલ્ટ્રાસોનિક કંપનવિસ્તાર \(40~\text {MPa}\) કરતાં વધી જાય છે, (જુઓ. આકૃતિમાં 4 થી ગરમ સામગ્રીને માત્ર ગરમ સામગ્રી માટે 4 છે.
SLM દરમિયાન 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) ઓસ્ટેનિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલની માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર રચનાની જટિલ તીવ્રતા-મોડ્યુલેટેડ પલ્સ્ડ લેસર સ્ત્રોતનો ઉપયોગ કરીને પ્રાયોગિક રીતે તપાસ કરવામાં આવી હતી.
1, 3 અથવા 5 પાસ પછી સતત લેસર રિમેલ્ટિંગને કારણે લેસર મેલ્ટિંગ ઝોનમાં અનાજના કદમાં ઘટાડો જોવા મળ્યો હતો.
મેક્રોસ્કોપિક મૉડલિંગ બતાવે છે કે જ્યાં અલ્ટ્રાસોનિક વિકૃતિ ઘનકરણના આગળના ભાગને હકારાત્મક રીતે અસર કરી શકે છે તે વિસ્તારનું અંદાજિત કદ \(1~\text {mm}\) સુધીનું છે.
માઇક્રોસ્કોપિક MD મોડલ દર્શાવે છે કે AISI 316 ઓસ્ટેનિટિક સ્ટેનલેસ સ્ટીલની ઉપજ શક્તિ નોંધપાત્ર રીતે ગલનબિંદુની નજીક \(40~\text {MPa}\) સુધી ઘટી છે.
પ્રાપ્ત પરિણામો જટિલ મોડ્યુલેટેડ લેસર પ્રોસેસિંગનો ઉપયોગ કરીને સામગ્રીના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરને નિયંત્રિત કરવાની પદ્ધતિ સૂચવે છે અને સ્પંદિત SLM તકનીકના નવા ફેરફારો બનાવવા માટેના આધાર તરીકે સેવા આપી શકે છે.
લિયુ, વાય. એટ અલ. લેસર પસંદગીયુક્ત ગલન [જે].જે.Alloys.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
ગાઓ, એસ. એટ અલ. 316L સ્ટેનલેસ સ્ટીલ [J] ના લેસર પસંદગીયુક્ત મેલ્ટિંગનું રિક્રિસ્ટલાઇઝેશન ગ્રેન બાઉન્ડ્રી એન્જિનિયરિંગ.જર્નલ ઓફ અલ્મા મેટર.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
ચેન, એક્સ. અને ક્વિયુ, સી. લેસર-મેલ્ટેડ ટાઇટેનિયમ એલોય. સાયન્સ. રિપ.ના લેસર રીહિટીંગ દ્વારા ઉન્નત નમ્રતા સાથે સેન્ડવીચ માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર્સના વિકાસમાં.10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al. લેસર મેટલ ડિપોઝિશન (LMD) દ્વારા Ti-6Al-4V ભાગોનું ઉમેરણ ઉત્પાદન: પ્રક્રિયા, માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર અને યાંત્રિક ગુણધર્મો.J.Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
કુમારા, સી. એટ અલ. એલોય 718 ના લેસર મેટલ પાવડર નિર્દેશિત ઉર્જા ડિપોઝિશનનું માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ મોડેલિંગ. ઉત્પાદનમાં ઉમેરો.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
બુસી, એમ. એટ અલ. પેરામેટ્રિક ન્યુટ્રોન બ્રેગ એજ ઇમેજિંગ સ્ટડી ઓફ એડિટિવલી મેન્યુફેક્ચર્ડ સેમ્પલ્સની સારવાર લેસર શોક પીનિંગ. સાયન્સ. રેપ.11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al. Gradient microstructure and યાંત્રિક ગુણધર્મો Ti-6Al-4V એડિટિવ રીતે ઇલેક્ટ્રોન બીમ મેલ્ટિંગ દ્વારા ફેબ્રિકેટેડ. Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).