Lazer qatqı istehsalı (AM) texnologiyası yüksək istehsal dəqiqliyi, güclü çeviklik və yüksək dərəcədə avtomatlaşdırma üstünlükləri ilə avtomobil, tibb, aerokosmik və s. sahələrdə (raket kimi) əsas komponentlərin istehsalında geniş istifadə olunur. yanacaq ucluqları, peyk antena mötərizələri, insan implantları və s.). Bu texnologiya material strukturunun və performansın inteqrasiya olunmuş istehsalı vasitəsilə çap hissələrinin kombinasiya performansını xeyli yaxşılaşdıra bilər. Hal-hazırda, lazer əlavəsi istehsal texnologiyası ümumiyyətlə yüksək mərkəz və aşağı kənar enerji paylanması ilə fokuslanmış Gauss şüasını qəbul edir. Bununla belə, o, tez-tez ərimədə yüksək istilik gradientləri yaradır, sonradan məsamələrin və qaba taxılların meydana gəlməsinə səbəb olur. Şüa formalaşdırma texnologiyası bu problemi həll etmək üçün lazer şüası enerjisinin paylanmasını tənzimləməklə çap səmərəliliyini və keyfiyyətini yaxşılaşdıran yeni üsuldur.
Ənənəvi çıxarma və ekvivalent istehsalla müqayisədə metal əlavəsi istehsalı texnologiyası qısa istehsal dövrü müddəti, yüksək emal dəqiqliyi, yüksək materialdan istifadə dərəcəsi və hissələrin yaxşı ümumi performansı kimi üstünlüklərə malikdir. Buna görə də, metal aşqarlarının istehsalı texnologiyası aerokosmik, silah və avadanlıq, nüvə enerjisi, biofarmasevtika və avtomobil kimi sənayelərdə geniş istifadə olunur. Diskret yığma prinsipinə əsaslanaraq, metal əlavəsi istehsalı toz və ya teli əritmək üçün enerji mənbəyindən (lazer, qövs və ya elektron şüası kimi) istifadə edir və sonra hədəf komponenti istehsal etmək üçün onları qat-qat yığır. Bu texnologiya kiçik partiyaların, mürəkkəb strukturların və ya fərdiləşdirilmiş hissələrin istehsalında əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir. Ənənəvi üsullarla emal edilə bilməyən və ya çətin olan materiallar əlavə istehsal üsullarından istifadə etməklə hazırlamaq üçün də uyğundur. Yuxarıda göstərilən üstünlüklərə görə, əlavə istehsal texnologiyası həm yerli, həm də beynəlxalq səviyyədə alimlərin geniş diqqətini çəkdi. Son bir neçə onillikdə əlavə istehsal texnologiyası sürətlə inkişaf etmişdir. Lazer qatqılarının istehsalı avadanlığının avtomatlaşdırılması və çevikliyi, eləcə də yüksək lazer enerji sıxlığı və yüksək emal dəqiqliyinin hərtərəfli üstünlükləri sayəsində lazer aşqarının istehsalı texnologiyası yuxarıda qeyd olunan üç metal qatqı istehsalı texnologiyası arasında ən sürətlə inkişaf etmişdir.
Lazer metal əlavəsi istehsal texnologiyası daha da LPBF və DED-ə bölünə bilər. Şəkil 1 LPBF və DED proseslərinin tipik sxematik diaqramını göstərir. Selektiv Lazer Ərimə (SLM) kimi də tanınan LPBF prosesi, toz yatağının səthində sabit bir yol boyunca yüksək enerjili lazer şüalarını skan edərək mürəkkəb metal komponentlər istehsal edə bilər. Sonra toz əriyir və qat-qat bərkiyir. DED prosesi əsasən iki çap prosesini əhatə edir: lazer əriməsinin çökdürülməsi və lazer məftillə qidalanma aşqarının istehsalı. Bu texnologiyaların hər ikisi metal toz və ya məftillə sinxron qidalanma yolu ilə metal hissələri birbaşa istehsal edə və təmir edə bilər. LPBF ilə müqayisədə DED daha yüksək məhsuldarlığa və daha böyük istehsal sahəsinə malikdir. Bundan əlavə, bu üsul həm də rahat şəkildə kompozit materialları və funksional dərəcəli materialları hazırlaya bilər. Bununla belə, DED tərəfindən çap olunan hissələrin səth keyfiyyəti həmişə zəifdir və hədəf komponentin ölçü dəqiqliyini artırmaq üçün sonrakı emal tələb olunur.
Cari lazer aşqarlarının istehsalı prosesində fokuslanmış Qauss şüası adətən enerji mənbəyidir. Bununla belə, özünəməxsus enerji paylanması (yüksək mərkəz, aşağı kənar) səbəbindən yüksək istilik gradientlərinə və ərimə hovuzunun qeyri-sabitliyinə səbəb ola bilər. Çap hissələrinin keyfiyyətsiz formalaşdırılması ilə nəticələnir. Bundan əlavə, ərimiş hovuzun mərkəzi temperaturu çox yüksək olarsa, bu, aşağı ərimə nöqtəsi olan metal elementlərin buxarlanmasına səbəb olacaq və LBPF prosesinin qeyri-sabitliyini daha da gücləndirəcəkdir. Buna görə də, gözenekliliyin artması ilə çap hissələrinin mexaniki xüsusiyyətləri və yorğunluq müddəti əhəmiyyətli dərəcədə azalır. Qauss şüalarının qeyri-bərabər enerji paylanması da lazer enerjisindən istifadənin səmərəliliyinin aşağı olmasına və həddindən artıq enerji israfına səbəb olur. Daha yaxşı çap keyfiyyətinə nail olmaq üçün alimlər enerji daxilolma imkanlarına nəzarət etmək üçün lazer gücü, tarama sürəti, toz təbəqəsinin qalınlığı və skan strategiyası kimi proses parametrlərini dəyişdirərək Qauss şüalarının qüsurlarının kompensasiyasını araşdırmağa başladılar. Bu metodun çox dar emal pəncərəsi sayəsində sabit fiziki məhdudiyyətlər sonrakı optimallaşdırma imkanlarını məhdudlaşdırır. Məsələn, lazer gücünün və skan sürətinin artırılması yüksək istehsal səmərəliliyinə nail ola bilər, lakin çox vaxt çap keyfiyyətini itirmək bahasına başa gəlir. Son illərdə, şüa formalaşdırma strategiyaları vasitəsilə lazer enerjisinin paylanmasının dəyişdirilməsi istehsalın səmərəliliyini və çap keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər ki, bu da lazer əlavəsi istehsalı texnologiyasının gələcək inkişaf istiqamətinə çevrilə bilər. Şüa formalaşdırma texnologiyası, ümumiyyətlə, istənilən intensivliyin paylanması və yayılma xüsusiyyətlərini əldə etmək üçün giriş şüasının dalğa cəbhəsinin paylanmasının tənzimlənməsinə aiddir. Metal aşqarların istehsalı texnologiyasında şüa formalaşdırma texnologiyasının tətbiqi Şəkil 2-də göstərilmişdir.
Lazer qatqılarının istehsalında şüa formalaşdırma texnologiyasının tətbiqi
Ənənəvi Qauss şüa çapının çatışmazlıqları
Metal lazer aşqarlarının istehsalı texnologiyasında lazer şüasının enerji paylanması çap hissələrinin keyfiyyətinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Qauss şüaları metal lazer aşqarlarının istehsalı avadanlığında geniş istifadə olunsa da, onlar qeyri-sabit çap keyfiyyəti, aşağı enerji istifadəsi və aşqarların istehsalı prosesində dar proses pəncərələri kimi ciddi çatışmazlıqlardan əziyyət çəkirlər. Onların arasında tozun ərimə prosesi və metal lazer əlavəsi prosesi zamanı ərimiş hovuzun dinamikası toz təbəqəsinin qalınlığı ilə sıx bağlıdır. Toz sıçraması və eroziya zonalarının olması səbəbindən toz təbəqəsinin faktiki qalınlığı nəzəri gözləniləndən yüksəkdir. İkincisi, buxar sütunu əsas geriyə doğru reaktiv sıçramalara səbəb oldu. Metal buxarı arxa divarla toqquşaraq sıçrayışlar əmələ gətirir və onlar ərimiş hovuzun konkav sahəsinə perpendikulyar olaraq ön divar boyunca püskürür (Şəkil 3-də göstərildiyi kimi). Lazer şüası və sıçrayışlar arasında mürəkkəb qarşılıqlı təsir sayəsində atılan sıçrayışlar sonrakı toz təbəqələrinin çap keyfiyyətinə ciddi təsir göstərə bilər. Bundan əlavə, ərimə hovuzunda açar deliklərinin meydana gəlməsi də çap hissələrinin keyfiyyətinə ciddi təsir göstərir. Çap edilmiş parçanın daxili məsamələri əsasən qeyri-sabit kilidləmə deliklərindən qaynaqlanır.
Şüa formalaşdırma texnologiyasında qüsurların əmələ gəlməsi mexanizmi
Şüa formalaşdırma texnologiyası eyni vaxtda bir neçə ölçüdə performansın yaxşılaşdırılmasına nail ola bilər ki, bu da digər ölçüləri qurban vermək hesabına bir ölçüdə performansı yaxşılaşdıran Qauss şüalarından fərqlidir. Şüa formalaşdırma texnologiyası ərimə hovuzunun temperatur paylanması və axın xüsusiyyətlərini dəqiq tənzimləyə bilər. Lazer enerjisinin paylanmasına nəzarət etməklə, kiçik temperatur qradiyenti ilə nisbətən sabit ərimiş hovuz əldə edilir. Lazer enerjisinin uyğun paylanması məsaməlik və püskürmə qüsurlarını aradan qaldırmaq və metal hissələrdə lazer çapının keyfiyyətini yaxşılaşdırmaq üçün faydalıdır. İstehsal səmərəliliyində və tozdan istifadədə müxtəlif təkmilləşdirmələrə nail ola bilər. Eyni zamanda, şüa formalaşdırma texnologiyası bizə daha çox emal strategiyaları təqdim edərək, lazer əlavələrinin istehsalı texnologiyasında inqilabi bir irəliləyiş olan prosesin dizayn azadlığını əhəmiyyətli dərəcədə azad edir.
Göndərmə vaxtı: 28 fevral 2024-cü il
