Asante kwa kutembelea Nature.com.Toleo la kivinjari unachotumia lina uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza utumie kivinjari kilichosasishwa (au zima hali ya uoanifu katika Internet Explorer).Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tutaonyesha tovuti bila mtindo na JavaScript.
Utaratibu mpya unaotegemea kuyeyuka kwa leza iliyochaguliwa ili kudhibiti muundo mdogo wa bidhaa katika mchakato wa utengenezaji unapendekezwa. Utaratibu huo unategemea kizazi cha mawimbi ya ultrasonic ya kiwango cha juu katika bwawa la kuyeyuka kwa mionzi ya leza iliyoyeyushwa yenye nguvu. Tafiti za majaribio na uigaji wa nambari zinaonyesha kuwa utaratibu huu wa udhibiti unawezekana kitaalam na unaweza kuyeyushwa kwa ufanisi katika muundo wa leza ya kisasa.
Utengenezaji wa nyongeza (AM) wa sehemu zenye umbo tata umeongezeka kwa kiasi kikubwa katika miongo ya hivi karibuni.Hata hivyo, licha ya aina mbalimbali za michakato ya utengenezaji wa nyongeza, ikiwa ni pamoja na kuyeyuka kwa laser ya kuchagua (SLM)1,2,3, uwekaji wa chuma cha moja kwa moja cha laser4,5,6, kuyeyuka kwa boriti ya elektroni7,8 na zingine9,10, Sehemu zinaweza kuwa na kasoro. viwango, na utata wa mizunguko ya joto katika kuyeyuka na kuyeyusha nyenzo11, ambayo husababisha ukuaji wa nafaka ya epitaxial na porosity12,13 muhimu.Matokeo yanaonyesha kuwa, ni muhimu kudhibiti viwango vya joto, viwango vya baridi, na muundo wa aloi, au kutumia mishtuko ya ziada ya kimwili kupitia maeneo ya nje ya mali mbalimbali (kwa mfano, ultrasound) ili kufikia miundo ya nafaka iliyosawazishwa.
Machapisho mengi yanahusika na athari za matibabu ya vibration kwenye mchakato wa uimarishaji katika michakato ya kawaida ya utupaji14,15.Hata hivyo, kutumia uwanja wa nje kwa kuyeyuka kwa wingi hakutoi muundo wa nyenzo unaohitajika.Ikiwa kiasi cha awamu ya kioevu ni ndogo, hali inabadilika sana.Katika kesi hii, uwanja wa nje huathiri kwa kiasi kikubwa mchakato wa kuimarisha. 0,21,22,23,24,25,26,27, arc stirring28 na oscillation29, plasma pulsed arcs30,31 na mbinu zingine32 .Ambatanisha kwenye substrate kwa kutumia chanzo cha nje cha mkazo wa juu wa ultrasound (saa 20 kHz). Uundaji wa ultrasound unaosababishwa na kuongezeka kwa nafaka iliyopunguzwa hadi nafaka iliyopunguzwa hadi nafaka iliyopunguzwa hadi nafaka iliyopunguzwa. uboreshaji wa ultrasound kutoa fuwele mpya kupitia cavitation.
Katika kazi hii, tulichunguza uwezekano wa kubadilisha muundo wa nafaka wa chuma cha pua cha austenitic kwa kuangaza dimbwi la kuyeyuka na mawimbi ya sauti yanayotokana na leza inayoyeyuka yenyewe.Urekebishaji wa kiwango cha tukio la mionzi ya leza kwenye matokeo ya kati ya kunyonya mwanga katika uzalishaji wa mawimbi ya ultrasonic, ambayo hubadilisha muundo wa microstructure wa mionzi ya SLMD iliyopo inaweza kuunganishwa kwa urahisi. s katika kazi hii zilifanywa kwenye sahani za chuma cha pua ambazo nyuso zao ziliwekwa wazi kwa mionzi ya laser ya kiwango-modulated. Kwa hiyo, kitaalam, matibabu ya uso wa laser hufanyika. Hata hivyo, ikiwa matibabu hayo ya laser yanafanywa juu ya uso wa kila safu, wakati wa kujenga safu kwa safu, athari kwa kiasi kizima au sehemu zilizochaguliwa za kiasi hupatikana.
Ijapokuwa katika tiba ya ultrasonic inayotokana na pembe ya ultrasonic, nishati ya ultrasonic ya wimbi la sauti iliyosimama inasambazwa katika sehemu yote, wakati nguvu ya ultrasonic inayotokana na leza imejilimbikizia karibu na mahali ambapo mionzi ya leza inafyonzwa. Kutumia sonotrode katika mashine ya kuunganisha kitanda cha poda ya SLM ni ngumu kwa sababu sehemu ya juu ya kitanda cha poda inapaswa kubaki kwenye kituo cha juu cha mionzi ya leza. dhiki ya coustic iko karibu na sifuri na kasi ya chembe ina amplitude ya juu juu ya uso mzima wa juu wa sehemu. Shinikizo la sauti ndani ya bwawa lote la kuyeyuka haliwezi kuzidi 0.1% ya shinikizo la juu linalotokana na kichwa cha kulehemu, kwa sababu urefu wa mawimbi ya ultrasonic na mzunguko wa 20 kHz katika chuma cha pua ni \(~\sim), kawaida ni \(\\ sim) chini ya 0.(~\sim) kuliko 0. \text {mm}\). Kwa hivyo, athari ya ultrasound kwenye cavitation inaweza kuwa ndogo.
Ikumbukwe kwamba utumiaji wa mionzi ya laser iliyobadilishwa kwa nguvu katika uwekaji wa chuma wa moja kwa moja wa laser ni eneo linalofanya kazi la utafiti35,36,37,38.
Athari ya joto ya tukio la mionzi ya laser kwenye kati ni msingi wa karibu mbinu zote za laser 39, 40 za usindikaji wa nyenzo, kama vile kukata41, kulehemu, kuimarisha, kuchimba visima42, kusafisha uso, aloi ya uso, polishing ya uso43, nk.
Ikumbukwe kwamba hatua yoyote isiyo ya kusimama juu ya kati, ikiwa ni pamoja na hatua ya lasing kwenye kati ya kunyonya, husababisha msisimko wa mawimbi ya acoustic ndani yake kwa ufanisi zaidi au chini.Hapo awali, lengo kuu lilikuwa juu ya msisimko wa laser wa mawimbi katika vinywaji na taratibu mbalimbali za uchochezi wa joto za sauti (upanuzi wa joto, uvukizi, mabadiliko ya kiasi, mabadiliko ya 4, monograph, 4, nk). s50, 51, 52 hutoa uchambuzi wa kinadharia wa mchakato huu na matumizi yake ya vitendo iwezekanavyo.
Masuala haya yalijadiliwa baadaye katika mikutano mbalimbali, na msisimko wa laser wa ultrasound una maombi katika matumizi ya viwanda ya teknolojia ya laser53 na medicine54.Kwa hiyo, inaweza kuchukuliwa kuwa dhana ya msingi ya mchakato ambao mwanga wa laser ya pulsed hufanya juu ya kati ya kunyonya imeanzishwa.Ukaguzi wa ultrasonic wa laser hutumiwa kwa kugundua kasoro ya SLM-viwandani,55 sampuli5.
Athari za mawimbi ya mshtuko yanayotokana na leza kwenye nyenzo ni msingi wa mshtuko wa laser peening57,58,59, ambayo pia hutumika kwa matibabu ya uso wa sehemu zilizotengenezwa kwa nyongeza60.Hata hivyo, uimarishaji wa mshtuko wa laser unafaa zaidi kwenye mipigo ya laser ya nanosecond na nyuso zilizopakiwa kiufundi (kwa mfano, na safu ya kioevu)59 kwa sababu upakiaji wa mitambo huongeza kilele.
Majaribio yalifanywa ili kuchunguza athari zinazowezekana za nyanja mbalimbali za kimaumbile kwenye muundo mdogo wa nyenzo zilizoimarishwa. Mchoro wa utendaji wa usanidi wa majaribio umeonyeshwa kwenye Mchoro 1. A pulsed Nd:YAG solid-state laser inayofanya kazi katika hali ya uendeshaji bila malipo (pulse muda \(\tau _L \sim 150~\upmu \text ilitumika) na msururu wa leza iliyopitishwa {s} Kutegemeana na mchanganyiko wa vichujio vya msongamano wa upande ing \(1~\text {ms}\)) hutumika kubainisha tukio hadi na kuakisiwa kutoka kwa lengo, na mita mbili za umeme (photodiodi zenye muda mfupi wa majibu\(<10~\text {ns}\)) ili kubainisha tukio na nguvu ya macho iliyoakisiwa.Kalorimita na mita za nguvu zilirekebishwa ili kutoa thamani katika vitengo kamili kwa kutumia kigunduzi cha X0-S 2-D cha thermo-D cha X-S 2-D ya thermo-D ya thermos kioo kilichowekwa kwenye eneo la sampuli. Lenga boriti kwenye shabaha kwa kutumia lenzi (mipako ya kuzuia kutafakari kwa \(1.06 \upmu \ maandishi {m}\), urefu wa focal \(160~\text {mm}\)) na kiuno cha boriti kwenye uso unaolengwa 60– \(100~\upmu\text {m}\).
Mchoro wa mchoro wa kazi wa usanidi wa majaribio: 1-laser;2 - boriti ya laser;3 - chujio cha msongamano wa upande wowote;4-photodiode iliyosawazishwa;5-mgawanyiko wa boriti;6 - diaphragm;7-calorimeter ya boriti ya tukio;8 - calorimeter ya boriti iliyojitokeza;9 - mita ya nguvu ya boriti ya tukio;10 - mita ya nguvu ya boriti iliyoonyeshwa;11 - lens ya kuzingatia;12 - kioo;13 - sampuli;14 - transducer ya piezoelectric ya broadband;15 - kibadilishaji cha 2D;16 - microcontroller nafasi;17 - kitengo cha maingiliano;18 - mfumo wa ununuzi wa dijiti wa njia nyingi na viwango tofauti vya sampuli;19 - kompyuta binafsi.
Matibabu ya ultrasonic hufanyika kama ifuatavyo.Laser inafanya kazi katika hali ya uendeshaji wa bure;kwa hivyo muda wa mpigo wa leza ni \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), ambao unajumuisha muda mwingi wa takriban \(1.5~\upmu \text {s } \) kila moja.Umbo la muda la mpigo wa leza na wigo wake linajumuisha \-frequency ya chini na mzunguko wa 0 wa wastani,\~ 7 frequency. maandishi {MHz}\), kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2.- Bahasha ya mzunguko hutoa joto na kuyeyuka na uvukizi unaofuata wa nyenzo, wakati sehemu ya juu ya mzunguko hutoa vibrations ya ultrasonic kutokana na athari ya photoacoustic.Mawimbi ya mapigo ya ultrasonic yanayotokana na leza yanatambuliwa hasa na sura ya wakati wa kiwango cha mapigo ya laser.Ni kutoka \(7~\maandishi {kHz}\) hadi \ (2~\text {MHz}\), na masafa ya katikati ni \(~ 0.7~\text {MHz}\).Mipigo ya akustisk kutokana na athari ya fotoacoustic ilirekodiwa kwa kutumia transducer za piezoelectric za broadband zilizotengenezwa kwa filamu za floridi ya polyvinylidene.Mawimbi yaliyorekodiwa yanapaswa kuonyeshwa katika sura ya 2 ya mawimbi ya pulpiti. kawaida ya laser ya hali ya bure.
Usambazaji wa muda wa kiwango cha mpigo wa leza (a) na kasi ya sauti kwenye sehemu ya nyuma ya sampuli (b), mwonekano wa mpigo wa leza (c) na mpigo wa ultrasonic (d) wastani wa zaidi ya mipigo 300 ya leza (curve nyekundu) kwa mpigo wa leza moja (curve ya bluu) .
Tunaweza kutofautisha kwa uwazi vipengele vya chini-frequency na high-frequency ya matibabu ya akustisk sambamba na bahasha ya chini-frequency ya pigo la laser na modulation ya juu-frequency, kwa mtiririko huo.Urefu wa mawimbi ya acoustic yanayotokana na bahasha ya laser ya pigo huzidi \(40~\text {cm}\);kwa hiyo, athari kuu ya vipengele vya broadband high-frequency ya ishara ya acoustic kwenye microstructure inatarajiwa.
Michakato ya kimaumbile katika SLM ni changamano na hutokea kwa wakati mmoja kwenye mizani tofauti ya anga na ya muda. Kwa hiyo, mbinu za viwango vingi zinafaa zaidi kwa uchanganuzi wa kinadharia wa SLM. Mitindo ya hisabati inapaswa awali kuwa ya kifizikia. Mitambo na thermofizikia ya kati ya awamu nyingi "yeyuka-kimiminika" inayoingiliana na angahewa ya gesi ajizi inavyofafanuliwa kama inavyoweza kufafanuliwa.
Viwango vya kuongeza joto na kupoeza hadi \(10^6~\text {K}/\text {s}\) /\text{ kutokana na miale ya leza iliyojanibishwa na msongamano wa nishati hadi \(10^{13}~\text {W} cm}^2\).
Mzunguko wa kuyeyuka-kusonga huchukua kati ya 1 na \(10~\text {ms}\), ambayo huchangia uimarishaji wa haraka wa eneo la kuyeyuka wakati wa kupoeza.
Kupokanzwa kwa haraka kwa uso wa sampuli husababisha kuundwa kwa matatizo ya juu ya thermoelastic katika safu ya uso. Sehemu ya kutosha (hadi 20%) ya safu ya poda huvukiza sana63, ambayo husababisha mzigo wa shinikizo la ziada juu ya uso kwa kukabiliana na kuondolewa kwa laser. mawimbi ya matatizo ambayo yanaenea kutoka kwenye uso hadi kwenye substrate.Ili kupata data sahihi ya kiasi juu ya dhiki ya ndani na usambazaji wa shida, simulation ya mesoscopic ya tatizo la deformation ya elastic iliyounganishwa na joto na uhamisho wa wingi hufanyika.
Milinganyo inayotawala ya modeli ni pamoja na (1) milinganyo ya uhamishaji wa joto isiyo imara ambapo upitishaji wa joto hutegemea hali ya awamu (poda, kuyeyuka, policrystalline) na halijoto, (2) kushuka kwa thamani ya ubadilikaji nyumbufu baada ya upunguzaji wa mara kwa mara na mlinganyo wa upanuzi wa thermoelastic. Tatizo la thamani ya mpaka huamuliwa na hali ya majaribio. Sampuli ya ubadilishanaji wa joto ya moduli ni pamoja na ubadilishanaji wa joto wa moduli wa leza inayobadilika. x. Mtiririko wa wingi hufafanuliwa kulingana na hesabu ya shinikizo la mvuke uliyojaa wa nyenzo inayoyeyuka. Uhusiano wa mkazo wa elastoplastic hutumiwa ambapo mkazo wa thermoelastic unalingana na tofauti ya halijoto. Kwa nguvu ya kawaida \(300~\text {W}\), marudio \(10^5~\\text {Hz~e&0} kati ya maandishi {Hz~e\0} na muunganisho wa 0} kipenyo cha boriti yenye ufanisi.
Kielelezo cha 3 kinaonyesha matokeo ya uigaji wa nambari za eneo la kuyeyushwa kwa kutumia modeli ya hisabati kubwa zaidi. Kipenyo cha eneo la muunganisho ni \(200~\upmu \text {m}\) (\(100~\upmu \text { m}\) radius) na \(40~\upmu \matini \matini {0}\) huonyesha kina cha {0} kulingana na hali ya joto ya {0} {0}\) huonyesha kina cha {0} cha saa {0}\) ya ndani. \) kutokana na kipengele cha juu cha vipindi vya urekebishaji wa mapigo ya moyo. Viwango vya kuongeza joto \(V_h\) na kupoeza \(V_c\) viko kwenye mpangilio wa \(10^7\) na \(10^6~\maandishi {K}/\maandishi {s}\), mtawalia. Thamani hizi zinaafikiana vyema na uchanganuzi wetu wa awali wa \c(V_) wa \c(V_) tofauti ya \c(V)\64 na V_(V) ya \(V)\64. upashaji joto wa haraka wa safu ya uso, ambapo upitishaji wa joto kwa substrate haitoshi kuondoa joto. Kwa hiyo, katika \(t=26~\upmu \text {s}\) joto la uso hupanda juu hadi \(4800~\text {K}\).Uvukizi mkubwa wa nyenzo unaweza kusababisha uso wa sampuli kukabiliwa na shinikizo nyingi na peeled off.
Matokeo ya uigaji wa nambari ya ukanda wa kuyeyuka wa mpigo wa leza moja kwenye sahani ya sampuli ya 316L. Muda kutoka mwanzo wa mpigo hadi kina cha bwawa la kuyeyusha kufikia thamani ya juu ni \(180~\upmu\text {s}\).Isotherm\(T = T_L = 1723~\texts the solid the boundary){K} yanahusiana na dhiki ya mavuno iliyohesabiwa kama kazi ya joto katika sehemu inayofuata. Kwa hiyo, katika kikoa kati ya isolines mbili (isotherms\(T=T_L\) na isobars\(\sigma =\sigma _V(T)\)), awamu imara inakabiliwa na mizigo yenye nguvu ya mitambo , ambayo inaweza kusababisha mabadiliko katika microstructure.
Athari hii inafafanuliwa zaidi katika Mchoro wa 4a, ambapo kiwango cha shinikizo katika eneo la kuyeyuka hupangwa kama kazi ya muda na umbali kutoka kwa uso.Kwanza, tabia ya shinikizo inahusiana na urekebishaji wa kiwango cha mpigo wa laser uliofafanuliwa katika Mchoro wa 2 hapo juu. Shinikizo la juu \maandishi{s}\) ya takriban \(10~\\text {MPa~6d about the local') ilizingatiwa. shinikizo katika hatua ya udhibiti ina sifa za oscillation sawa na mzunguko wa \(500~\text {kHz}\).Hii ina maana kwamba mawimbi ya shinikizo la ultrasonic huzalishwa kwenye uso na kisha kuenea kwenye substrate.
Tabia zilizohesabiwa za eneo la deformation karibu na eneo la kuyeyuka zinaonyeshwa kwenye Mchoro 4b. Uondoaji wa laser na dhiki ya thermoelastic huzalisha mawimbi ya deformation ya elastic ambayo huenea kwenye substrate.Kama inavyoweza kuonekana kutoka kwa takwimu, kuna hatua mbili za kizazi cha dhiki. Wakati wa awamu ya kwanza ya \ (t < 40 ~\upmu \ MP Misukosuko ya {s} \} sawa na kuongezeka kwa maandishi {s 8 \ }, maandishi ya 8 sawa na mkazo wa maandishi ya s. kwa shinikizo la uso.Mkazo huu hutokea kutokana na uondoaji wa laser, na hakuna mkazo wa thermoelastic uliozingatiwa katika pointi za udhibiti kwa sababu eneo la awali lililoathiriwa na joto lilikuwa ndogo sana.Wakati joto linapotolewa kwenye substrate, hatua ya udhibiti hutoa mkazo wa juu wa thermoelastic juu ya \(40~\text {MPa}\).
Viwango vya mfadhaiko vilivyopatikana vina athari kubwa kwenye kiolesura dhabiti-kioevu na inaweza kuwa utaratibu wa udhibiti unaosimamia njia ya uimarishaji. Ukubwa wa eneo la deformation ni kubwa mara 2 hadi 3 kuliko eneo la kuyeyuka. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro wa 3, eneo la isotherm inayoyeyuka na kiwango cha mkazo sawa na mkazo wa mavuno katika maeneo yenye ufanisi wa pulse hulinganishwa. 300 na \(800~\upmu \text {m}\) kulingana na wakati wa papo hapo.
Kwa hiyo, urekebishaji tata wa annealing ya laser ya pulsed husababisha athari ya ultrasonic.Njia ya uteuzi wa microstructure ni tofauti ikiwa ikilinganishwa na SLM bila upakiaji wa ultrasonic. Mikoa isiyo na utulivu iliyoharibika husababisha mizunguko ya mara kwa mara ya ukandamizaji na kunyoosha katika awamu imara.Hivyo, uundaji wa mipaka mpya ya nafaka na mipaka ya subgrain inaweza kutoa uwezekano chini ya upembuzi yakinifu. tengeneza kielelezo cha SLM inayotokana na urekebishaji wa mapigo inayotokana na ultrasound. Katika kesi hii, indukta ya piezoelectric 26 inayotumiwa mahali pengine inaweza kutengwa.
(a) Shinikizo kama kitendakazi cha wakati, kinachokokotolewa kwa umbali tofauti kutoka uso wa 0, 20 na \(40~\upmu \text {m}\) kwenye mhimili wa ulinganifu.(b) Mkazo wa Von Mises unaotegemea wakati unaokokotolewa katika tumbo dhabiti kwa umbali wa 70, 120 na \(170~\upmu) maandishi kutoka kwa sampuli {m}\\\)
Majaribio yalifanywa kwenye bati za chuma cha pua za AISI 321H zenye vipimo \(20\mara 20\mara 5~\maandishi {mm}\).Baada ya kila mpigo wa leza, sahani husogea \(50~\upmu \text {m}\), na kiuno cha boriti ya leza kwenye uso unaolengwa ni takriban \(100pm ~\upm) ni sawa na \(100p ~\upm) kushawishi remelting ya nyenzo kusindika kwa ajili ya uboreshaji wa nafaka.Katika hali zote, eneo remelted ilikuwa sonicated, kulingana na sehemu oscillatory ya mionzi ya laser.Hii inasababisha kupunguzwa kwa zaidi ya 5 katika eneo la wastani wa nafaka.Mchoro 5 inaonyesha jinsi microstructure ya eneo laser-melted mabadiliko na idadi ya mzunguko remelting inayofuata (remelting mzunguko).
Vijisehemu vidogo (a,d,g,j) na (b,e,h,k) - muundo mdogo wa maeneo yaliyoyeyuka leza, sehemu ndogo (c,f,i,l) - usambazaji wa eneo la nafaka za rangi.Kivuli kinawakilisha chembe zinazotumika kukokotoa histogram.Rangi hulingana na sehemu za nafaka (angalia upau wa rangi juu ya histogramu. Vijisehemu vidogo (ac) vinalingana na chuma cha pua kisichotibiwa, na vijisehemu vidogo (df), (gi), (jl) vinalingana na 1, 3 na 5 remelti.
Kwa kuwa nishati ya mapigo ya laser haibadilika kati ya kupita baadae, kina cha eneo la kuyeyuka ni sawa.Kwa hiyo, kituo kinachofuata "hufunika" kabisa uliopita.Hata hivyo, histogram inaonyesha kwamba eneo la nafaka la wastani na la kati hupungua kwa kuongezeka kwa idadi ya kupita.Hii inaweza kuonyesha kwamba laser inafanya kazi kwenye substrate badala ya kuyeyuka.
Uboreshaji wa nafaka unaweza kusababishwa na upoaji wa haraka wa bwawa la kuyeyuka65.Seti nyingine ya majaribio ilifanywa ambapo nyuso za sahani za chuma cha pua (321H na 316L) ziliwekwa wazi kwa mionzi ya laser ya wimbi inayoendelea katika angahewa (Mchoro 6) na utupu (Kielelezo 7).Wastani wa matokeo ya leza ya karibu (3000 W) na kukaribiana kwa kina cha leza (3000 W) na kukaribiana kwa kina cha leza Nd: laser ya YAG katika hali ya uendeshaji wa bure.Hata hivyo, muundo wa kawaida wa safu ulionekana.
Muundo mdogo wa eneo lililoyeyuka leza la leza ya mawimbi inayoendelea (nguvu 300 W mara kwa mara, kasi ya skanisho ya 200 mm/s, AISI 321H chuma cha pua).
(a) Muundo mdogo na (b) taswira za mtawanyiko wa elektroni za eneo lililoyeyushwa na leza katika utupu na leza ya mawimbi inayoendelea (nguvu 100 W mara kwa mara, kasi ya kuchanganua 200 mm/s, AISI 316L chuma cha pua)\ (\sim 2~\text {mbar}\).
Kwa hiyo, inaonyeshwa wazi kwamba modulation tata ya kiwango cha mapigo ya laser ina athari kubwa juu ya microstructure inayosababisha.Tunaamini kwamba athari hii ni ya mitambo katika asili na hutokea kutokana na kizazi cha vibrations vya ultrasonic vinavyoenea kutoka kwa uso wa irradiated wa kuyeyuka kwa kina ndani ya sampuli.Matokeo sawa yalipatikana katika 13, 26, 34, 34, 6, 26, 34, 6, 26, 34, 6, 26, 34, 6, 26, 34, 6, 26, 34, 6, 6, 26, 34 na 6. ultra sound katika nyenzo mbalimbali ikiwa ni pamoja na Ti-6Al-4V aloi 26 na chuma cha pua 34 tokeo la. Utaratibu unaowezekana unakisiwa kama ifuatavyo.Ultrasound ya kina inaweza kusababisha cavitation ya acoustic, kama inavyoonyeshwa katika ultrafast in situ synchrotron imaging ya X-ray. Kuporomoka kwa cavitation ya cavitation, ambayo mawimbi ya mshtuko wa mbele ya MP0 kwa zamu hutokeza mawimbi ya mshtuko wa {0 kwa zamu ya MP0 kwa zamu }\)69.Mawimbi hayo ya mshtuko yanaweza kuwa na nguvu ya kutosha kukuza uundaji wa viini vya awamu dhabiti vya ukubwa muhimu katika vimiminiko vingi, na kutatiza muundo wa kawaida wa safu ya safu ya utengenezaji wa nyongeza wa safu kwa safu.
Hapa, tunapendekeza utaratibu mwingine unaohusika na urekebishaji wa muundo kwa sonication kali. Mara tu baada ya kukandishwa, nyenzo huwa kwenye joto la juu karibu na kiwango cha kuyeyuka na huwa na mkazo wa chini sana wa mavuno. Mawimbi makali ya ultrasonic yanaweza kusababisha mtiririko wa plastiki kubadilisha muundo wa nafaka ya nyenzo moto, iliyoimarishwa. ) (angalia Kielelezo 8). Kwa hiyo, ili kupima dhana hii, tulifanya uigaji wa mienendo ya molekuli (MD) ya utungaji wa Fe-Cr-Ni sawa na AISI 316 L chuma ili kutathmini tabia ya mkazo wa mavuno karibu na kiwango cha kuyeyuka. Ili kuhesabu mkazo wa mavuno, tulitumia mbinu ya kupumzika ya MD shear stress iliyoelezwa kwa kina katika 1,30,7 interculations 7. ilitumia Muundo wa Atomiki uliopachikwa (EAM) kutoka kwa uigaji wa 74.MD ulifanywa kwa kutumia misimbo ya LAMMPS 75,76.Maelezo ya uigaji wa MD yatachapishwa mahali pengine.Matokeo ya hesabu ya MD ya mkazo wa mavuno kama utendaji wa halijoto yameonyeshwa kwenye Mchoro 8 pamoja na data ya majaribio inayopatikana na tathmini zingine17,828,828.
Mkazo wa mavuno kwa AISI daraja la 316 chuma cha pua cha austenitic na muundo wa muundo dhidi ya halijoto kwa miigo ya MD. Vipimo vya majaribio kutoka kwa marejeleo: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81.rejelea.(f)82 ni kipimo cha mvuto cha kuongeza mkazo katika uzalishaji wa leza ya mvuto wa dhiki wakati wa uzalishaji wa dhiki ya uzalishaji wakati wa mkazo wa uzalishaji wa tegemezi wa mavuno. .Matokeo ya uigaji wa kiwango kikubwa cha MD katika utafiti huu yanabainishwa kama \(\vartriangleleft\) kwa fuwele moja isiyo na kasoro isiyo na kasoro na \(\vartriangleright\) kwa nafaka zisizo na kikomo kwa kuzingatia ukubwa wa wastani wa nafaka kupitia Vipimo vya uhusiano wa Hall-Petch\(d = 50~\upmu \text {m}\).
Inaweza kuonekana kuwa katika \(T>1500~\text {K}\) mkazo wa mavuno hushuka chini \(40~\text {MPa}\) .Kwa upande mwingine, makadirio yanatabiri kwamba amplitude ya ultrasonic inayozalishwa na laser inazidi \(40~\text {MPa}\) (ona Mtini. 4b), ambayo inatosha kutiririka kwa nyenzo ngumu katika plastiki ya moto.
Uundaji wa muundo mdogo wa 12Cr18Ni10Ti (AISI 321H) austenitic chuma cha pua wakati wa SLM ulichunguzwa kwa majaribio kwa kutumia chanzo cha leza ya kunde iliyobadilishwa nguvu.
Kupunguza ukubwa wa nafaka katika eneo la kuyeyuka kwa leza kulipatikana kutokana na kuyeyuka kwa leza baada ya kupita 1, 3 au 5.
Muundo wa jumla unaonyesha kuwa makadirio ya ukubwa wa eneo ambapo deformation ya ultrasonic inaweza kuathiri vyema sehemu ya mbele ya uimarishaji ni hadi \(1~\text {mm}\).
Mfano wa microscopic MD unaonyesha kuwa nguvu ya mavuno ya AISI 316 austenitic chuma cha pua imepunguzwa kwa kiasi kikubwa hadi \(40~\text {MPa}\) karibu na kiwango cha kuyeyuka.
Matokeo yaliyopatikana yanapendekeza mbinu ya kudhibiti muundo mdogo wa nyenzo kwa kutumia uchakataji changamano wa leza na inaweza kutumika kama msingi wa kuunda marekebisho mapya ya mbinu ya mapigo ya SLM.
Liu, Y. et al.Mageuzi ya miundo midogo na sifa za kiufundi za in situ TiB2/AlSi10Mg composites kwa kuyeyuka kwa kuchagua leza [J].J.Aloi.compound.853, 157287. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.157287 (2021).
Gao, S. et al.Uhandisi wa mpaka wa nafaka wa kuyeyuka kwa leza ya 316L ya chuma cha pua [J].Jarida la Alma Mater.200, 366–377.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.09.015 (2020).
Chen, X. & Qiu, C. In situ uundaji wa miundo midogo ya sandwich yenye udugu ulioimarishwa kwa upashaji joto wa leza wa aloi za titanium iliyoyeyuka kwa laser.science.Rep.10, 15870.https://doi.org/10.1038/s41598-020-72627-x (2020).
Azarniya, A. et al.Utengenezaji wa nyongeza wa sehemu za Ti-6Al-4V kwa uwekaji wa chuma cha leza (LMD): mchakato, muundo mdogo na sifa za kimitambo.J.Aloi.compound.804, 163–191.https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.04.255 (2019).
Kumara, C. et al. Muundo mdogo wa poda ya chuma ya leza iliyoelekezwa uwekaji wa nishati ya Aloi 718.Ongeza kwa.utengenezaji.25, 357–364.https://doi.org/10.1016/j.addma.2018.11.024 (2019).
Busey, M. et al.Parametric Neutron Bragg Edge Utafiti wa Kupiga Picha wa Sampuli Zilizotengenezwa Zilizotengenezwa na Laser Shock Peening.science.Rep.11, 14919.https://doi.org/10.1038/s41598-021-94455-3 (2021).
Tan, X. et al. Gradient microstructure na mitambo ya Ti-6Al-4V iliyoundwa kwa kuongezea na kuyeyuka kwa boriti ya elektroni.Alma Mater Journal.97, 1-16.https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.06.036 (2015).