Nature.com تي وڃڻ لاءِ توهان جي مهرباني. توهان جو برائوزر ورشن استعمال ڪري رهيا آهيو CSS لاءِ محدود سپورٽ آهي. بهترين تجربي لاءِ، اسان سفارش ڪريون ٿا ته توهان هڪ اپڊيٽ ٿيل برائوزر استعمال ڪريو (يا انٽرنيٽ ايڪسپلورر ۾ مطابقت واري موڊ کي بند ڪريو). ان دوران، مدد جاري رکڻ کي يقيني بڻائڻ لاءِ، اسان سائيٽ کي بغير اسٽائل ۽ JavaScript جي ڏيکارينداسين.
پيداوار جي عمل ۾ مصنوعات جي مائڪرو اسٽرڪچر کي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ چونڊيل ليزر پگھلڻ تي ٻڌل هڪ نئون ميکانيزم تجويز ڪيو ويو آهي. اهو ميکانيزم پگھلڻ واري تلاءَ ۾ تيز شدت واري الٽراسونڪ لهرن جي پيداوار تي ڀاڙي ٿو پيچيده شدت جي ماڊل ٿيل ليزر شعاع ذريعي. جديد چونڊ ليزر پگھلڻ جي مشين.
پيچيده شڪل واري حصن جي اضافي پيداوار (AM) تازو ڏهاڪن ۾ خاص طور تي وڌي وئي آهي. جڏهن ته، اضافي پيداوار جي عملن جي مختلف قسمن جي باوجود، بشمول سليڪٽي ليزر پگھلڻ (SLM) 1,2,3، سڌي ليزر ميٽيل جمع 4,5,6، اليڪٽران بيم پگھلڻ 7,8 ۽ ٻيا 9,10، خاص طور تي خاص طور تي ناقص خاصيتن جي ڪري ٿي سگھي ٿو. تيز حرارتي گريڊينٽس، تيز ٿڌڻ جي شرح، ۽ مواد کي پگھلڻ ۽ ريمليٽ ڪرڻ ۾ حرارتي چڪر جي پيچيدگي سان لاڳاپيل عمل جو عمل 11، جيڪو epitaxial اناج جي واڌ ۽ اهم پورسيٽي کي ڏسندو آهي.12,13 ڏيکاريو ويو آهي ته اهو ضروري آهي ته حرارتي گريجوئيٽ، کولنگ جي شرح، ۽ مصر جي جوڙجڪ کي ڪنٽرول ڪرڻ، يا مختلف خاصيتن جي خارجي شعبن، جهڙوڪ الٽراسائونڊ ذريعي اضافي جسماني جھٽڪن کي لاڳو ڪرڻ لاء، سٺي برابري واري اناج جي جوڙجڪ حاصل ڪرڻ لاء.
ڪيتريون ئي اشاعتون روايتي ڪاسٽنگ جي عمل ۾ مضبوط ٿيڻ واري عمل تي وائيبريشن علاج جي اثر سان تعلق رکن ٿيون 14,15. جڏهن ته، بلڪ پگھل تي ٻاهرين فيلڊ کي لاڳو ڪرڻ سان گهربل مادي مائڪرو اسٽريچر پيدا نه ٿيندو آهي. جيڪڏهن مائع جي مرحلي جو حجم ننڍڙو آهي، صورتحال ڊرامائي طور تي تبديل ٿي ويندي آهي. ان صورت ۾، ٻاهرئين فيلڊ، آواز جي فيلڊ کي خاص طور تي متاثر ڪري ٿو. 0,21,22,23,24,25,26,27, arc stirring28 and oscillation29, electromagnetic effects during pulsed Plasma arcs30,31 ۽ ٻيا طريقا 32 سمجهيا ويا آهن. هڪ خارجي تيز-شدت الٽراسائونڊ استعمال ڪندي سبسٽريٽ سان ڳنڍيو ويو آهي. وڌايل جزوي ذيلي کولنگ زون جي ڪري گھٽ درجه حرارت جي گريڊينٽ ۽ الٽراسائونڊ وڌائڻ جي ڪري نئين ڪرسٽلائٽس پيدا ڪرڻ لاءِ cavitation ذريعي.
هن ڪم ۾، اسان پگھلڻ واري ليزر پاران پيدا ڪيل آواز جي لهرن سان پگھليل تلاءَ کي سونيڪ ڪندي austenitic stainless اسٽيل جي اناج جي جوڙجڪ کي تبديل ڪرڻ جي امڪان جي تحقيق ڪئي. روشني جذب ڪرڻ واري وچولي تي ليزر تابڪاري جي واقعن جي شدت واري ماڊل جي نتيجي ۾ ، الٽراسونڪ مواد جي الٽراسونڪ موج جي پيداوار ۾. diation آسانيءَ سان موجوده SLM 3D پرنٽر ۾ ضم ٿي سگھي ٿو. ھن ڪم ۾ تجربا اسٽينلیس سٹیل جي پليٽن تي ڪيا ويا جن جي مٿاڇري تي شدت سان ماڊل ٿيل ليزر شعاعن کي بي نقاب ڪيو ويو. تنھنڪري، ٽيڪنيڪل طور تي، ليزر سطح جو علاج ڪيو ويندو آھي. پر، جيڪڏھن اھڙي ليزر علاج کي ھر پرت جي مٿاڇري تي ڪيو ويندو آھي، ته پوء پرت جي ٻين حصن تي، بلڊ اپ يا حجم جي ٻين حصن تي اثر حاصل ڪندا آھن. حصو پرت جي بنياد تي تعمير ڪيو ويو آهي، هر پرت جي ليزر سطح جو علاج "ليزر حجم علاج" جي برابر آهي.
جڏهن ته الٽراسونڪ هارن تي ٻڌل الٽراسونڪ ٿراپي ۾، اسٽينڊنگ سائونڊ ويو جي الٽراسونڪ توانائي سڄي حصي ۾ ورهائي ويندي آهي، جڏهن ته ليزر-حوصلي واري الٽراسونڪ شدت ان نقطي جي ويجهو تمام گهڻي مرڪوز هوندي آهي جتي ليزر تابڪاري جذب ٿي ويندي آهي. هڪ سونٽروڊ استعمال ڪندي هڪ SLM جي مٿاڇري تي فيوزن پاؤڊر جي مٿاڇري تي ٺهيل آهي. ان کان علاوه، حصي جي مٿين مٿاڇري تي ڪو به مشيني دٻاءُ نه هوندو آهي. ان ڪري، صوتي دٻاءُ صفر جي ويجهو هوندو آهي ۽ ذرڙي جي رفتار وڌ کان وڌ طول و عرض واري حصي جي مٿئين مٿاڇري تي هوندي آهي. پوري پگھريل تلاءَ جي اندر آواز جو دٻاءُ وڌ ۾ وڌ 0.1 سيڪڙو کان وڌيڪ نه ٿي سگهندو آهي، ڇاڪاڻ ته ڪل 0.1 سيڪڙو کان وڌيڪ دٻاءُ (Wellth waves) هيڊ 2 سان پيدا ٿيندو آهي. اسٽينلیس سٹیل ۾ Hz آهي \(\sim 0.3~\text {m}\)، ۽ کوٽائي عام طور تي \(\sim 0.3~\text {mm}\) کان گهٽ هوندي آهي. ان ڪري، cavitation تي الٽراسائونڊ جو اثر ننڍو ٿي سگهي ٿو.
اها ڳالهه نوٽ ڪرڻ گهرجي ته شدت-modulated ليزر تاب جو استعمال سڌي ليزر ڌاتو جمع ۾ تحقيق جي هڪ سرگرم علائقو آهي 35,36,37,38.
وچولي تي ليزر تابڪاري جي واقعن جا حرارتي اثرات تقريبن سڀني مادي پروسيسنگ ليزر ٽيڪنالاجي 39، 40 جو بنياد آهن، جهڙوڪ ڪٽڻ 41، ويلڊنگ، سخت ڪرڻ، سوراخ ڪرڻ 42، مٿاڇري جي صفائي، مٿاڇري واري مصر، سطح پالش ڪرڻ 43، وغيره. مواد پروسيسنگ ٽيڪنالاجي ۽ خلاصو اڳڀرائي ۽ 4 ۾ ڪيترن ئي نتيجن جو جائزو، mograph4 4 ۾ نتيجا.
اهو ياد رکڻ گهرجي ته وچولي تي ڪو به غير اسٽيشنري عمل، جنهن ۾ جذب ​​ڪندڙ وچولي تي ليزنگ ايڪشن شامل آهي، ان جي نتيجي ۾ صوتي لهرن جي جوش ۾ گهٽ يا گهٽ ڪارڪردگي سان. شروعات ۾، بنيادي ڌيان مائع ۾ لهرن جي ليزر جوش ۽ مختلف تھرمل اتساهه ميڪانيزم تي هو، آواز جي مختلف حرارتي اتساهه ميڪانيزم، ڪانٽريڪٽ جي مقدار جي تبديلي، ٿرمل ايوا 7، ٿرمل ايڪشن جي تبديليءَ جي مرحلي ۾. ، 48، 49. ڪيترائي مونوگراف 50، 51، 52 هن عمل جي نظرياتي تجزيي ۽ ان جي ممڪن عملي ايپليڪيشنن کي مهيا ڪن ٿا.
هي مسئلا بعد ۾ ورهندا هئا ۽ اهو انهي طرح صحيح موسمن ۾ داخل ٿيڻ تائين پاس ڪرڻ ۾ داخل ٿئي ٿو.
مواد تي ليزر سان پيدا ٿيندڙ جھٽڪن جي لهرن جو اثر ليزر جھٽڪو پيننگ 57,58,59 جو بنياد آھي، جيڪو اضافي طور تي تيار ڪيل حصن جي مٿاڇري جي علاج لاءِ پڻ استعمال ڪيو ويندو آھي 60. بهرحال، ليزر جھٽڪو مضبوط ڪرڻ نانو سيڪنڊ ليزر دال ۽ مشيني طور تي لوڊ ٿيل مٿاڇري تي تمام گھڻو اثرائتو آھي (مثال طور، مائع جي پرت سان) ڇاڪاڻ ته پينڪ لوڊ 59 دٻاء وڌائي ٿو.
تجربا ڪيا ويا مختلف فزيڪل شعبن جي ممڪن اثرن جي تحقيق ڪرڻ لاءِ مضبوط ٿيل مواد جي مائڪرو اسٽريچر تي. تجرباتي سيٽ اپ جو فنڪشنل ڊراگرام تصوير 1 ۾ ڏيکاريل آهي. A pulsed Nd:YAG سولڊ اسٽيٽ ليزر فري-رننگ موڊ ۾ ڪم ڪري رهيو آهي (پلس جو مدو \(\tau _L \sim 150} ذريعي استعمال ڪيو ويو آهي. utral density filters and a beam splitter plate system .انحصار ڪندي غير جانبدار کثافت واري فلٽرن جي ميلاپ تي، ٽارگيٽ تي نبض جي توانائي \(E_L \sim 20~\text {mJ}\) کان \(E_L \sim 100~\text {mJ}\) تائين مختلف ٿي سگهي ٿي ته جيئن تصوير کي عڪاسي ڪرڻ لاءِ تصوير کي درست ڪيو وڃي. ous ڊيٽا حاصل ڪرڻ، ۽ ٻه ڪلوريميٽر (فوٽوڊيوڊ ڊگھي جوابي وقت سان گڏ \(1~\text {ms}\)) واقعي کي طئي ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيا ويا آهن ۽ ٽارگيٽ مان ظاهر ٿيڻ، ۽ ٻه پاور ميٽر (فوٽوڊيوڊس سان گڏ مختصر جوابي وقت\(<10~\text {ns}\)) واقعي کي طئي ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيا ويا آهن ۽ عڪاسي ٿيل آپٽيڪل آپٽيڪل يونٽ کي ڪليبل يا ڪليڪٽر پاور استعمال ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو ويو آهي. Thermopile detector Gentec-EO XLP12-3S-H2-D0 ۽ هڪ ڊائي اليڪٽرڪ آئيني نموني جي جڳهه تي لڳل آهي. هڪ لينس استعمال ڪندي بيم کي ٽارگيٽ تي فوڪس ڪريو (Antireflection Coating at \(1.06 \upmu \text {m}\)، فوڪل ڊگھائي \(160~\text {m}\0) ۽ ٽارگيٽ جي سطح \(160~\text {mm}\0) تي بيم. متن {m}\).
تجرباتي سيٽ اپ جي فنڪشنل اسڪيمي ڊاگرام: 1-ليزر؛2-ليزر شعاع؛3-غير جانبدار کثافت فلٽر؛4- هم وقت ٿيل فوٽوڊيوڊ؛5- بيم ورهائيندڙ؛6 - ڊافرام؛7 - واقعي واري بيم جي ڪلوريميٽر؛8 - عڪاسي بيم جي ڪلوريميٽر؛9 - واقعا بيم پاور ميٽر؛10 - عکاس بيم پاور ميٽر؛11 - فوڪسنگ لينس؛12 - آئينو؛13 - نموني؛14 - براڊ بينڊ پيزو اليڪٽرڪ ٽرانسڊيڪر؛15 - 2D ڪنورٽر؛16 - پوزيشننگ مائڪرو ڪنٽرولر؛17 - هم وقت سازي يونٽ؛18 - ملٽي چينل ڊجيٽل حصول سسٽم مختلف نموني جي شرحن سان؛19 - ذاتي ڪمپيوٽر.
الٽراسونڪ علاج هن ريت ڪيو ويندو آهي. ليزر مفت هلندڙ موڊ ۾ هلندي آهي.تنهن ڪري ليزر نبض جو عرصو \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\) آهي، جيڪو تقريبن \(1.5~\upmu \text {s } \) هر هڪ جي ڪيترن ئي دورن تي مشتمل آهي. ليزر نبض جي عارضي شڪل ۽ ان جي اسپيڪٽرم تي مشتمل آهي، گهٽ-فريڪوئنسي ۽ سراسري طور تي گهٽ فريڪوئنسي سان. 0.7~\text {MHz}\)، جيئن تصوير 2 ۾ ڏيکاريل آهي. فريڪوئنسي لفافو مواد جي گرمائش ۽ ان کان پوءِ پگھلڻ ۽ بخارات مهيا ڪري ٿو، جڏهن ته اعليٰ فريڪوئنسي جزو الٽراسونڪ وائبريشن مهيا ڪري ٿو ڦوٽوڪوسٽڪ اثر جي ڪري. الٽراسونڪ پلس جي موج جي صورت ۾ ترتيب ڏنل وقت جي ترتيب سان ترتيب ڏنل آهي.اهو \(7~\text {kHz}\) کان \ (2~\text {MHz}\) تائين آهي، ۽ مرڪز فريڪوئنسي \(~ 0.7~\text {MHz}\) آهي. ڦوٽو اڪوسٽڪ اثر جي ڪري صوتي دال رڪارڊ ڪيون ويون آهن براڊ بينڊ پيزو اليڪٽرڪ ٽرانسڊيوسرس استعمال ڪندي پولي ونائلائيڊين فلورائڊ فلمن ۾ رڪارڊ ٿيل نه ڏيکاريا وڃن. ته ليزر دال جي شڪل هڪ آزاد-رننگ موڊ ليزر جي عام آهي.
ليزر نبض جي عارضي تقسيم (a) ۽ آواز جي رفتار (b) نموني جي پوئين مٿاڇري تي، هڪ واحد ليزر پلس جو اسپيڪٽرا (نيرو وکر) (c) ۽ هڪ الٽراسائونڊ پلس (d) اوسط 300 ليزر پلس (ڳاڙهو وکر) کان مٿي آهي.
اسان واضح طور تي صوتي علاج جي گھٽ فريڪوئنسي ۽ اعلي فريڪوئنسي حصن ۾ فرق ڪري سگھون ٿا جيڪي ليزر پلس جي گھٽ فريڪوئنسي لفافي سان ملندڙ جلندڙ آھن ۽ ھاء فري فريڪوئنسي ماڊيوليشن، ترتيبوار.تنهن ڪري، مائڪرو اسٽريچر تي صوتي سگنل جي براڊ بينڊ جي اعلي فريکوئنسي اجزاء جو بنيادي اثر متوقع آهي.
SLM ۾ جسماني عمل پيچيده آهن ۽ هڪ ئي وقت مختلف فضائي ۽ عارضي اسڪيلن تي ٿين ٿا. ان ڪري، SLM جي نظرياتي تجزيي لاءِ ملٽي اسڪيل طريقا سڀ کان وڌيڪ موزون آهن. رياضياتي ماڊلن کي شروعات ۾ گهڻ فزيڪل هجڻ گهرجي. هڪ ملٽي فيز جي ميڪنڪس ۽ ٿرمو فزڪس کي بيان ڪيو وڃي ٿو ته پوءِ اثرائتو ماحول ۾ بيان ڪيل "مثلث" وچولي گيس سان "مطالعو" ڪري سگهجي ٿو. SLM ۾ مادي حرارتي لوڊ جا خاصيتون هن ريت آهن.
گرمي ۽ کولنگ جي شرح \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ مقامي ليزر شعاعن جي ڪري پاور ڊينسٽيز سان \(10^{13}~\text {W} cm}^2\) تائين.
پگھلڻ-مضبوط ڪرڻ وارو چڪر 1 ۽ \(10~\text {ms}\) جي وچ ۾ رهي ٿو، جيڪو ٿڌو ٿيڻ دوران پگھلڻ واري علائقي کي تيزيءَ سان مضبوط ڪرڻ ۾ مدد ڪري ٿو.
نموني جي مٿاڇري کي تيز گرم ڪرڻ جي نتيجي ۾ مٿاڇري جي پرت ۾ اعلي thermoelastic دٻاء پيدا ٿئي ٿي. پاؤڊر جي پرت جو ڪافي (20٪ تائين) حصو مضبوط طور تي بخاري 63 آهي، جنهن جي نتيجي ۾ مٿاڇري تي اضافي دٻاء لوڊ ٿئي ٿي ليزر جي خاتمي جي جواب ۾. نتيجي طور، حوصلا افزائي دٻاء خاص طور تي خاص طور تي تيز گرمي جي شرح کي خراب ڪري ٿو، خاص طور تي ويجهي حصي ۾ خاص طور تي تيز گرمي جي شرح کي خراب ڪري ٿو. پلسڊ ليزر اينيلنگ جي نتيجي ۾ الٽراسونڪ اسٽين ويوز پيدا ٿين ٿيون جيڪي مٿاڇري کان سبسٽريٽ تائين پروپيگنڊا ڪن ٿيون. مقامي دٻاءُ ۽ دٻاءُ جي ورڇ تي صحيح مقداري ڊيٽا حاصل ڪرڻ لاءِ، گرمي ۽ ماس جي منتقلي سان ٺهڪندڙ لچڪدار خرابي واري مسئلي جو هڪ ميسوسکوپي تخليق ڪيو ويندو آهي.
ماڊل جي گورننگ مساواتن ۾ شامل آهن (1) غير مستحڪم گرمي جي منتقلي جي مساوات جتي حرارتي چالکائي مرحلي جي حالت (پاؤڊر، پگھل، پولي ڪرسٽل) ۽ درجه حرارت تي منحصر آهي، (2) مسلسل ختم ٿيڻ ۽ thermoelastic توسيع جي مساوات کان پوء لچڪدار خرابي ۾ fluctuations. حد جي قيمت جو مسئلو سطح تي طئي ڪيو ويو آهي. ive کولنگ ۾ conductive heat exchange and evaporative flux شامل آهن. ماس وهڪري جي تشريح ڪئي وئي آهي ڳڻپ جي بنياد تي evaporating مواد جي saturated vapor pressure جي حساب سان. elastoplastic stress-strain لاڳاپو استعمال ڪيو ويندو آهي جتي thermoelastic اسٽريس درجه حرارت جي فرق سان متناسب هوندو آهي. نامناسب طاقت لاءِ \(300~\t 5})، interfacciment = 300 ~ 5 (5)؛ cient 100 ۽ \(200~\upmu \text {m}\ ) مؤثر بيام قطر جو.
شڪل 3 هڪ ميڪرو اسڪوپي رياضياتي ماڊل استعمال ڪندي پگھريل زون جي عددي تخليق جا نتيجا ڏيکاري ٿو. فيوزن زون جو قطر آهي \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) ريڊيس) ۽ \(40~\upmu \text {m}\) ريڊيس) ۽ \(40~\upmu} مقامي سطح سان ڏيکاريو ويو آهي. \(100~\text {K}\) نبض جي ماڊل جي اعلي وقفي واري عنصر جي ڪري. گرمائش \(V_h\) ۽ کولنگ \(V_c\) شرحون ترتيبوار \(10^7\) ۽ \(10^6~\text {K}/\text {s}\) جي ترتيب تي آهن. اهي اسان جي اڳوڻي آرڊر جي وچ ۾ فرق آهن \(A) جي وچ ۾ سٺو فرق آهي اسان جي اڳوڻي آرڊر سان. (V_h\) ۽ \(V_c\) جي نتيجي ۾ مٿاڇري جي پرت تيزيءَ سان گرم ٿي ويندي آهي، جتي ذيلي ذخيري کي حرارتي وهڪري گرميءَ کي ختم ڪرڻ لاءِ ڪافي نه آهي. ان ڪري، \(t=26~\upmu \text {s}\) تي مٿاڇري جو گرمي پد چوٽيءَ تائين پهچي ٿو \(4800~\text {K}\)).
316L نموني پليٽ تي سنگل ليزر پلس اينيلنگ جي پگھلڻ واري علائقي جا انگن اکرن جا نتيجا. نبض جي شروعات کان پگھلڻ واري تلاءَ جي کوٽائي تائين جو وقت وڌ ۾ وڌ قدر تائين پهچي ٿو \(180~\upmu\text {s}\). isotherm\(T = T_L = {s}\) آهي. isotherm\(T = T_L = 1723) متن جي وچ ۾ ٺهڪندڙ مرحلو آهي. اوبارز (پيلو لائينون) ايندڙ سيڪشن ۾ درجه حرارت جي ڪم جي حساب سان حساب ڪيل پيداوار جي دٻاء سان ملن ٿيون. ان ڪري، ٻن آئسولينز (isotherms\(T=T_L\) ۽ isobars\(\sigma =\sigma _V(T)\)) جي وچ ۾ ڊومين ۾، مضبوط مرحلو مون کي مائڪروچان ۾ مضبوط تبديلين جي تابع ٿي سگھي ٿو.
ھن اثر کي وڌيڪ تصوير 4a ۾ بيان ڪيو ويو آھي، جتي پگھلڻ واري علائقي ۾ دٻاءُ جي سطح کي سطح کان وقت ۽ فاصلي جي ڪم جي طور تي پلاٽ ڪيو ويو آھي. پھريون، دٻاء وارو رويو ليزر نبض جي شدت جي ماڊل سان تعلق رکي ٿو مٿي تصوير 2 ۾ بيان ڪيو ويو آھي. وڌ ۾ وڌ دٻاءُ \text{s}\) اٽڪل \(10~\text {MPa}) بابت \(10~\text {MPa}\t)\tmud=S) ڏٺو ويو. ڪنٽرول پوائنٽ تي مقامي پريشر جي ctuation ۾ ساڳيو اوسيليشن خاصيتون آهن جيئن فريڪوئنسي \(500~\text {kHz}\)).هن جو مطلب آهي ته الٽراسونڪ پريشر لهرون سطح تي پيدا ٿين ٿيون ۽ پوءِ سبسٽرٽ ۾ پروپيگنڊا ٿين ٿيون.
پگھلڻ واري علائقي جي ويجھو ڊيفارميشن زون جون ڳڻپيوڪر خصوصيتون تصوير 4b ۾ ڏيکاريل آھن. ليزر ايبليشن ۽ thermoelastic اسٽريس لچڪدار خرابي واري لهرن کي پيدا ڪن ٿا جيڪي سبسٽريٽ ۾ پروپيگنڊا ڪن ٿيون. جيئن شڪل مان ڏسي سگھجي ٿو، دٻاء پيدا ڪرڻ جا ٻه مرحلا آھن. جي پھرئين مرحلي دوران \\t ~ {{text} \\ ~ {{{text} مٿي اڀري، دٻاءُ {8} MPa}\) سطح جي دٻاءَ سان ملندڙ هڪ ماڊوليشن سان. هي دٻاءُ ليزر جي خاتمي جي ڪري ٿئي ٿو، ۽ ڪنٽرول پوائنٽس ۾ ڪو به thermoelastic دٻاءُ نه ڏٺو ويو آهي ڇاڪاڻ ته ابتدائي گرمي متاثر زون تمام ننڍو هو. جڏهن گرميءَ کي سبسٽريٽ ۾ ورهايو ويندو آهي، ڪنٽرول پوائنٽ مٿي thermoelastic دٻاءُ پيدا ڪري ٿو \(40~\text) {MPa}\.
حاصل ڪيل ماڊيولڊ اسٽريس ليولز جو سولڊ-مائع انٽرفيس تي وڏو اثر پوي ٿو ۽ ٿي سگهي ٿو اهو ڪنٽرول ميکانيزم جيڪو مضبوطيءَ واري رستي کي سنڀاليندو آهي. ڊيفارميشن زون جي سائيز پگھلڻ واري علائقي جي ڀيٽ ۾ 2 کان 3 ڀيرا وڏي هوندي آهي. جيئن تصوير 3 ۾ ڏيکاريل آهي، پگھلڻ واري آئسوٿرم جو مقام ۽ ان جو مطلب آهي دٻاءُ جي سطح برابر آهي. s تيز مشيني لوڊ مقامي علائقن ۾ هڪ مؤثر قطر سان 300 ۽ \(800~\upmu \text {m}\) جي وچ ۾ فوري وقت جي لحاظ سان.
تنهن ڪري، پلسڊ ليزر اينيلنگ جي پيچيده ماڊل الٽراسونڪ اثر جي ڪري ٿي. مائڪرو اسٽرڪچر جي چونڊ جو رستو مختلف آهي جيڪڏهن SLM جي مقابلي ۾ الٽراسونڪ لوڊ ڪرڻ کان سواء. خراب ٿيل غير مستحڪم علائقا وقتي دور ۾ دٻاء جي چڪر کي ڏسندا آهن ۽ مضبوط مرحلن ۾ وڌندا آهن. اهڙيء طرح، بائونڊري ۽ ذيلي ذيلي ذخيري جي ٺهڻ لاء، بوگرا ۽ نيون بنجي ويندا آهن. ساخت جي خاصيتن کي ارادي طور تي تبديل ڪري سگھجي ٿو، جيئن هيٺ ڏيکاريل آهي. حاصل ڪيل نتيجن کي هڪ پلس ماڊلوليشن-حوصلہ افزائي الٽراسائونڊ-هلائيندڙ SLM پروٽوٽائپ کي ڊزائين ڪرڻ جو امڪان مهيا ڪري ٿو. هن صورت ۾، پيزو اليڪٽرڪ انڊڪٽر 26 ٻئي هنڌ استعمال ٿيل خارج ٿي سگهي ٿو.
(a) دٻاءُ وقت جي ڪم جي طور تي، ڳڻپيو ويو مختلف فاصلن تي مٿاڇري 0، 20 ۽ \(40~\upmu \text {m}\) کان سميٽري جي محور سان.
تجربا ڪيا ويا AISI 321H اسٽينلیس سٹیل جي پليٽن تي طول و عرض سان \(20\times 20\times 5~\text {mm}\).هر ليزر پلس کان پوءِ، پليٽ هلندي \(50~\upmu \text {m}\)، ۽ ليزر بيم کمر تي ٽارگيٽ جي سطح تي \ ~\mu5 کان مٿي آهي. اناج کي صاف ڪرڻ لاءِ پروسيس ٿيل مواد جي ريميلٽنگ کي متاثر ڪرڻ لاءِ پاسن کي ساڳئي ٽريڪ سان ڪيو ويندو آهي. سڀني صورتن ۾، ليزر شعاع جي oscillatory جزو تي منحصر ڪري، ريميلٽ زون سونيڪ ڪيو ويو هو. ان جي نتيجي ۾ سراسري اناج واري علائقي ۾ 5-گنا کان وڌيڪ گهٽتائي آهي. شڪل 5 ڏيکاري ٿو ته ڪيئن مائڪرو اسڪرپٽ جي ذيلي ساخت واري علائقي جي ريميليٽنگ نمبر کي تبديل ڪري ٿو. ses).
ذيلي پلاٽ (a,d,g,j) ۽ (b,e,h,k) - ليزر گليل علائقن جو مائڪرو اسٽريچر، ذيلي پلاٽ (c,f,i,l) - رنگين اناج جي ايراضيءَ جي ورڇ.شيڊنگ انهن ذرڙن جي نمائندگي ڪري ٿي جيڪي هسٽوگرام جي حساب سان استعمال ڪيا ويندا آهن. رنگ اناج جي علائقن سان ملن ٿا (ڏسو رنگ بار هسٽگرام جي چوٽي تي. سبپلاٽس (ac) غير علاج ٿيل اسٽينلیس اسٽيل سان ملن ٿا، ۽ سبپلاٽس (df)، (gi)، (jl) 1، 3 ۽ 5 سان ملن ٿا.
جيئن ته ليزر نبض جي توانائي ايندڙ پاسن جي وچ ۾ تبديل نه ٿيندي آهي، ان ڪري پگھريل زون جي کوٽائي ساڳي آهي. اهڙيء طرح، ايندڙ چينل مڪمل طور تي "ڪور" ڪري ٿو، جڏهن ته، هسٽوگرام ڏيکاري ٿو ته وچين ۽ وچين اناج جي ايراضي پاسن جي وڌندڙ تعداد سان گهٽجي ٿي. اهو ظاهر ڪري سگھي ٿو ته ليزر سبسٽريٽ جي ڀيٽ ۾ ڪم ڪري رهيو آهي.
اناج کي صاف ڪرڻ جو سبب ٿي سگهي ٿو پگھريل تلاءُ جي تيز ٿڌي 65. تجربن جو هڪ ٻيو سيٽ ڪيو ويو جنهن ۾ اسٽينلیس سٹیل جي پليٽن (321H ۽ 316L) جي مٿاڇري کي فضا ۾ لڳاتار موج ليزر تابڪاري (Fig. 6) ۽ ويڪيوم (Fig. 7) ۾ بي نقاب ڪيو ويو. Nd:YAG ليزر جي تجرباتي نتيجن جي ويجهو آزاد ڊوڙڻ واري موڊ ۾. جڏهن ته، هڪ عام ڪالمن جي جوڙجڪ ڏٺو ويو.
مسلسل موج ليزر جي ليزر پگھلي علائقي جو مائڪرو اسٽريچر (300 W مسلسل طاقت، 200 mm/s اسڪين اسپيڊ، AISI 321H اسٽينلیس سٹیل).
(a) مائڪرو اسٽريچر ۽ (b) اليڪٽران بيڪ اسڪيٽر ڊفراڪشن واري تصوير ليزر پگھلڻ واري علائقي جي ويڪيوم لڳاتار موج ليزر جي (مسلسل طاقت 100 W، اسڪيننگ اسپيڊ 200 mm/s، AISI 316L اسٽينلیس سٹیل) \ (\sim 2~\text {mbar }\).
تنهن ڪري، اهو واضح طور تي ڏيکاريل آهي ته ليزر نبض جي شدت جي پيچيده ماڊل جي نتيجي ۾ مائڪرو ساختمان تي هڪ اهم اثر آهي. اسان سمجهون ٿا ته اهو اثر فطرت ۾ ميڪيڪل آهي ۽ الٽراسونڪ وائبريشن جي پيداوار جي ڪري پيدا ٿئي ٿو جيڪو پگھل جي شعاع واري مٿاڇري کان نموني ۾ پروپيگنڊا آهي. ساڳيا نتيجا حاصل ڪيا ويا. ducers ۽ sonotrodes مختلف مواد ۾ تيز-شدت الٽراسائونڊ مهيا ڪري رهيا آهن جن ۾ Ti-6Al-4V مصر 26 ۽ اسٽينلیس سٹیل 34 جو نتيجو آهي. ممڪن ميڪانيزم جو اندازو لڳايو ويو آهي جيئن هيٺ ڏنل آهي. شديد الٽراسائونڊ صوتي cavitation جو سبب بڻائين ٿا، جيئن الٽرا فاسٽ ۾ ڏيکاريل آهي سيٽو-ايپ-سنگروٽجنز ۾ سيٽيو-ايپ-سائيڪروجنٽ. پگھريل مادو ۾ جھٽڪن جون لهرون، جن جو اڳيون پريشر تقريباً \(100~\text {MPa}\)69 تائين پهچندو آهي. اهڙيون جھٽڪيون لهرون ايتريون مضبوط هونديون آهن جو بلڪ مائع ۾ نازڪ-سائيز سولڊ فيز نيوڪلئيءَ جي ٺهڻ کي هٿي ڏئي، پرت-ب-پرت جي عام ڪالمن گرين ڍانچي ۾ خلل آڻيندي.
هتي، اسان هڪ ٻيو ميکانيزم تجويز ڪريون ٿا جيڪو ڍانچي جي تبديليءَ لاءِ ذميوار آهي شديد سونيڪيشن. مواد مضبوط ٿيڻ کان پوءِ صرف پگھلڻ واري نقطي جي ويجهو اعلي درجه حرارت تي هوندو آهي ۽ انتهائي گهٽ پيداوار جو دٻاءُ هوندو آهي. شديد الٽراسونڪ لهرون پلاسٽڪ جي وهڪري جو سبب بڻجي سگهن ٿيون ته جيئن گرم مواد جي اناج جي جوڙجڪ کي تبديل ڪري سگهجي. ~\text {K}\) (ڏسو شڪل 8). ان ڪري، مفروضي کي جانچڻ لاءِ، اسان AISI 316 L اسٽيل جي ملندڙ هڪ Fe-Cr-Ni ساخت جي ماليڪيولر ڊائنامڪس (MD) سموليشن کي انجام ڏنو ته جيئن پگھلڻ واري نقطي جي ويجهو پيداوار جي دٻاءُ واري رويي جو اندازو لڳايو وڃي. 71, 72, 73. انٽرايٽمي رابطي جي حسابن لاءِ، اسان استعمال ڪيو ايمبيڊڊ ايٽمي ماڊل (EAM) مان 74. ايم ڊي سميوليشنز LAMMPS ڪوڊز 75,76 استعمال ڪندي ڪيون ويون. MD سموليشن جا تفصيل ٻئي هنڌ شايع ڪيا ويندا. ايم ڊي حساب ڪتاب ۾ ڏيکاريا ويا آهن ٻئي هنڌ موجود درجه حرارت جي ڪارڪردگيءَ سان. luations77,78,79,80,81,82.
AISI گريڊ 316 اسٽينيٽڪ اسٽينلیس سٹیل لاءِ پيداوار جو دٻاءُ ۽ ماڊل ٺاھڻ بمقابله درجه حرارت MD سميوليشن لاءِ. تجرباتي ماپون حوالن مان: (a) 77، (b) 78، (c) 79، (d) 80، (e) 81. حوالو ڏيو. ماپ ليزر جي مدد سان اضافي پيداوار جي دوران. هن مطالعي ۾ وڏي پيماني تي MD سموليشن جا نتيجا \(\vartriangleleft\) هڪ عيب کان پاڪ لامحدود واحد ڪرسٽل لاءِ ۽ \(\vartriangleright\) فينائيٽ اناج لاءِ اناج جي اوسط ماپ کي مدنظر رکندي هال-پيچشن =\~\m5.
اهو ڏسي سگھجي ٿو ته \(T>1500~\text {K}\) تي پيداوار جو دٻاءُ \(40~\text {MPa}\) هيٺ اچي ٿو. ٻئي طرف، تخمينو اڳڪٿي ڪري ٿو ته ليزر جي ٺاهيل الٽراسونڪ طول و عرض \(40~\text {MPa}) کان وڌيڪ آهي، (ڏسو پلاسٽڪ جي گرم فلو کي صرف تصوير ۾ 4. فگ ۾.
SLM دوران 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) آسٽنيٽڪ اسٽينلیس سٹیل جي مائڪرو اسٽريچر ٺهڻ تجرباتي طور تي پيچيده شدت-ماڊل ٿيل پلسڊ ليزر ماخذ استعمال ڪندي تحقيق ڪئي وئي.
ليزر پگھلڻ واري علائقي ۾ اناج جي ماپ جي گھٽتائي 1، 3 يا 5 پاسن کان پوءِ مسلسل ليزر ريملٽنگ جي ڪري ملي وئي.
ميڪروڪوپيڪ ماڊلنگ ڏيکاري ٿو ته علائقي جي اندازي مطابق سائيز جتي الٽراسونڪ اخترتي مثبت طور تي مضبوطيءَ واري فرنٽ تي اثر انداز ٿي سگھي ٿي \(1~\text {mm}\) تائين.
خوردبيني ايم ڊي ماڊل ڏيکاري ٿو ته AISI 316 austenitic stainless اسٽيل جي پيداوار جي طاقت پگھلڻ واري نقطي جي ويجهو \(40~\text {MPa}\) تائين گهٽجي وئي آهي.
حاصل ڪيل نتيجا پيچيده ماڊل ٿيل ليزر پروسيسنگ استعمال ڪندي مواد جي مائڪرو اسٽرڪچر کي ڪنٽرول ڪرڻ جو طريقو پيش ڪن ٿا ۽ پلس ٿيل SLM ٽيڪنڪ جي نئين تبديلين کي ٺاهڻ لاءِ بنياد طور ڪم ڪري سگھن ٿا.
Liu, Y. et al.Microstructural evolution and mechanical property of in Situ TiB2/AlSi10Mg composites by laser Selective melting [J].J.Alloys.compound.853، 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao، S. et al. 316L اسٽينلیس سٹیل جي ليزر سليڪٽيو ميلٽنگ جي ريڪرسٽالائيزيشن گرين بائونڊري انجنيئرنگ [J].Alma Mater جو جرنل.200، 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. & Qiu, C. ليزر پگھلايل ٽائيٽينيم الائيز جي ليزر ريهيٽنگ ذريعي سھڻي نموني سان سينڊوچ مائڪرو اسٽرڪچرز جي ترقي ۾. سائنس. ريپ.10، 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya، A. et al. Ti-6Al-4V حصن جي اضافي پيداوار ليزر ميٽيل ڊيپوزيشن (LMD): پروسيس، مائڪرو اسٽرڪچر ۽ ميڪيڪل پراپرٽيز.J.Alloys.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
ڪمارا، C. et al.Microstructural ماڊلنگ آف ليزر ميٽيل پاؤڊر هدايت ٿيل توانائي جي ذخيرو 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 Imaging Study of Additively Manufactured Samples Treated by Laser Shack Peening.science.Rep.11، 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al.Gradient microstructure and mechanical property of Ti-6Al-4V additively by electrical beam melting.Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).