Lazerli qo'shimcha ishlab chiqarish (AM) texnologiyasi yuqori ishlab chiqarish aniqligi, kuchli moslashuvchanligi va yuqori darajadagi avtomatlashtirish afzalliklariga ega bo'lib, avtomobilsozlik, tibbiyot, aerokosmik va boshqa sohalarda (masalan, raketa yoqilg'isi nozullari, sun'iy yo'ldosh antennasi qavslari, inson implantlari va boshqalar) asosiy komponentlarni ishlab chiqarishda keng qo'llaniladi. Ushbu texnologiya material tuzilishi va ishlashini integratsiyalashgan ishlab chiqarish orqali bosilgan qismlarning kombinatsiyalangan ishlashini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin. Hozirgi vaqtda lazerli qo'shimcha ishlab chiqarish texnologiyasi odatda yuqori markaz va past chekka energiya taqsimotiga ega bo'lgan fokuslangan Gauss nurini qo'llaydi. Biroq, u ko'pincha eritmada yuqori issiqlik gradientlarini hosil qiladi, bu esa keyinchalik g'ovaklar va qo'pol donalarning hosil bo'lishiga olib keladi. Nurni shakllantirish texnologiyasi bu muammoni hal qilishning yangi usuli bo'lib, lazer nuri energiyasining taqsimlanishini sozlash orqali bosib chiqarish samaradorligi va sifatini yaxshilaydi.
An'anaviy ayirish va unga tenglashtirilgan ishlab chiqarish bilan taqqoslaganda, metall qo'shimchalar ishlab chiqarish texnologiyasi qisqa ishlab chiqarish sikli vaqti, yuqori ishlov berish aniqligi, yuqori materialdan foydalanish darajasi va qismlarning yaxshi umumiy ishlashi kabi afzalliklarga ega. Shuning uchun metall qo'shimchalar ishlab chiqarish texnologiyasi aerokosmik, qurol-yarog' va uskunalar, yadro energetikasi, biofarmatsevtika va avtomobillar kabi sohalarda keng qo'llaniladi. Diskret stacking printsipiga asoslanib, metall qo'shimchalar ishlab chiqarish kukun yoki simni eritish uchun energiya manbaidan (masalan, lazer, yoy yoki elektron nuri) foydalanadi va keyin maqsadli komponentni ishlab chiqarish uchun ularni qatlamma-qavat stacking qiladi. Ushbu texnologiya kichik partiyalar, murakkab tuzilmalar yoki shaxsiylashtirilgan qismlarni ishlab chiqarishda sezilarli afzalliklarga ega. An'anaviy texnikalar yordamida qayta ishlash mumkin bo'lmagan yoki qiyin bo'lgan materiallar qo'shimchalar ishlab chiqarish usullaridan foydalangan holda tayyorlash uchun ham mos keladi. Yuqoridagi afzalliklar tufayli qo'shimchalar ishlab chiqarish texnologiyasi ham mahalliy, ham xalqaro miqyosda olimlarning keng e'tiborini tortdi. So'nggi bir necha o'n yilliklarda qo'shimchalar ishlab chiqarish texnologiyasi tez rivojlandi. Lazer qo'shimchalar ishlab chiqarish uskunalarini avtomatlashtirish va moslashuvchanligi, shuningdek, yuqori lazer energiyasi zichligi va yuqori ishlov berish aniqligining keng qamrovli afzalliklari tufayli lazer qo'shimchalar ishlab chiqarish texnologiyasi yuqorida aytib o'tilgan uchta metall qo'shimchalar ishlab chiqarish texnologiyalari orasida eng tez rivojlandi.
Lazerli metall qo'shimchalarini ishlab chiqarish texnologiyasini LPBF va DED ga bo'lish mumkin. 1-rasmda LPBF va DED jarayonlarining odatiy sxematik diagrammasi ko'rsatilgan. Tanlangan lazer eritishi (SLM) deb ham ataladigan LPBF jarayoni kukun qatlami yuzasida belgilangan yo'l bo'ylab yuqori energiyali lazer nurlarini skanerlash orqali murakkab metall komponentlarini ishlab chiqarishi mumkin. Keyin kukun eritiladi va qatlamma-qavat qattiqlashadi. DED jarayoni asosan ikkita bosib chiqarish jarayonini o'z ichiga oladi: lazer eritish cho'kmasi va lazer simini oziqlantirish qo'shimchalarini ishlab chiqarish. Bu ikkala texnologiya ham metall kukuni yoki simni sinxron ravishda oziqlantirish orqali metall qismlarni to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqarishi va ta'mirlashi mumkin. LPBF bilan taqqoslaganda, DED yuqori unumdorlikka va katta ishlab chiqarish maydoniga ega. Bundan tashqari, bu usul kompozit materiallar va funktsional jihatdan graduslangan materiallarni ham qulay tarzda tayyorlashi mumkin. Biroq, DED tomonidan bosilgan qismlarning sirt sifati har doim yomon bo'ladi va maqsadli komponentning o'lchov aniqligini oshirish uchun keyingi ishlov berish kerak.
Hozirgi lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish jarayonida odatda fokuslangan Gauss nuri energiya manbai hisoblanadi. Biroq, uning noyob energiya taqsimoti (yuqori markaz, past qirra) tufayli, bu yuqori issiqlik gradiyentlari va eritish hovuzining beqarorligiga olib kelishi mumkin. Bu bosilgan qismlarning shakllanish sifatining yomonlashishiga olib keladi. Bundan tashqari, agar eritilgan hovuzning markaziy harorati juda yuqori bo'lsa, bu past erish nuqtasidagi metall elementlarning bug'lanishiga olib keladi, bu esa LBPF jarayonining beqarorligini yanada kuchaytiradi. Shuning uchun, g'ovaklikning oshishi bilan bosilgan qismlarning mexanik xususiyatlari va charchoq muddati sezilarli darajada kamayadi. Gauss nurlarining notekis energiya taqsimoti ham lazer energiyasidan foydalanish samaradorligining pastligiga va ortiqcha energiya isrof bo'lishiga olib keladi. Yaxshiroq bosib chiqarish sifatiga erishish uchun olimlar energiya kiritish imkoniyatini boshqarish uchun lazer kuchi, skanerlash tezligi, kukun qatlami qalinligi va skanerlash strategiyasi kabi jarayon parametrlarini o'zgartirish orqali Gauss nurlarining nuqsonlarini qoplashni o'rganishni boshladilar. Ushbu usulning juda tor ishlov berish oynasi tufayli, belgilangan jismoniy cheklovlar keyingi optimallashtirish imkoniyatini cheklaydi. Masalan, lazer quvvatini va skanerlash tezligini oshirish yuqori ishlab chiqarish samaradorligiga erishishi mumkin, ammo ko'pincha bosib chiqarish sifatini qurbon qilish evaziga amalga oshiriladi. So'nggi yillarda lazer energiyasini nur shakllantirish strategiyalari orqali o'zgartirish ishlab chiqarish samaradorligi va bosib chiqarish sifatini sezilarli darajada yaxshilashi mumkin, bu esa lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish texnologiyasining kelajakdagi rivojlanish yo'nalishiga aylanishi mumkin. Nur shakllantirish texnologiyasi odatda kerakli intensivlik taqsimoti va tarqalish xususiyatlarini olish uchun kirish nurining to'lqin fronti taqsimotini sozlashni anglatadi. Metall qo'shimchalarini ishlab chiqarish texnologiyasida nur shakllantirish texnologiyasini qo'llash 2-rasmda ko'rsatilgan.
Lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarishda nurni shakllantirish texnologiyasini qo'llash
An'anaviy Gauss nurlarini bosib chiqarishning kamchiliklari
Metall lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish texnologiyasida lazer nurining energiya taqsimoti bosilgan qismlar sifatiga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Gauss nurlari metall lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish uskunalarida keng qo'llanilgan bo'lsa-da, ular qo'shimchalarni ishlab chiqarish jarayonida beqaror bosib chiqarish sifati, kam energiya sarfi va tor jarayon oynalari kabi jiddiy kamchiliklarga ega. Ular orasida metall lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish jarayonida kukunning erishi jarayoni va erigan hovuzning dinamikasi kukun qatlamining qalinligi bilan chambarchas bog'liq. Kukun sachrashi va eroziya zonalari mavjudligi sababli, kukun qatlamining haqiqiy qalinligi nazariy kutilganidan yuqori. Ikkinchidan, bug 'ustunining asosiy teskari oqim sachrashlariga sabab bo'lgan. Metall bug' orqa devor bilan to'qnashib, sachrashlarni hosil qiladi, ular erigan hovuzning botiq maydoniga perpendikulyar bo'lgan old devor bo'ylab purkaladi (3-rasmda ko'rsatilganidek). Lazer nuri va sachrashlar o'rtasidagi murakkab o'zaro ta'sir tufayli, chiqarilgan sachrashlar keyingi kukun qatlamlarining bosib chiqarish sifatiga jiddiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Bundan tashqari, erigan hovuzda kalit teshiklarining hosil bo'lishi ham bosilgan qismlarning sifatiga jiddiy ta'sir qiladi. Bosilgan buyumning ichki teshiklari asosan beqaror qulflash teshiklari tufayli yuzaga keladi.
Nurni shakllantirish texnologiyasidagi nuqsonlarning shakllanish mexanizmi
Nurni shakllantirish texnologiyasi bir vaqtning o'zida bir nechta o'lchamlarda ishlashni yaxshilashga erishishi mumkin, bu boshqa o'lchamlardan voz kechish evaziga bir o'lchamdagi ishlashni yaxshilaydigan Gauss nurlaridan farq qiladi. Nurni shakllantirish texnologiyasi eritish hovuzining harorat taqsimoti va oqim xususiyatlarini aniq sozlashi mumkin. Lazer energiyasining taqsimlanishini boshqarish orqali kichik harorat gradiyentiga ega nisbatan barqaror eritilgan hovuz olinadi. Tegishli lazer energiyasi taqsimoti g'ovaklik va purkash nuqsonlarini bostirish va metall qismlarga lazer bosib chiqarish sifatini yaxshilash uchun foydalidir. Bu ishlab chiqarish samaradorligi va kukundan foydalanishda turli xil yaxshilanishlarga erishishi mumkin. Shu bilan birga, nurni shakllantirish texnologiyasi bizga ko'proq qayta ishlash strategiyalarini taqdim etadi, bu jarayonni loyihalash erkinligini sezilarli darajada ozod qiladi, bu lazer qo'shimchalarini ishlab chiqarish texnologiyasida inqilobiy yutuqdir.
Joylashtirilgan vaqt: 2024-yil 28-fevral
