Asante kwa kutembelea Nature.com.Toleo la kivinjari unachotumia lina uwezo mdogo wa kutumia CSS.Kwa matumizi bora zaidi, tunapendekeza kwamba utumie kivinjari kilichosasishwa (au zima hali ya uoanifu katika Internet Explorer).Wakati huo huo, ili kuhakikisha usaidizi unaoendelea, tutaonyesha tovuti bila mitindo 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 ziada (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 leza (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 hizo zinaweza kuwa na kasoro. gradients, viwango vya juu vya baridi, na utata wa mizunguko ya joto katika kuyeyuka na kuyeyusha nyenzo 11, ambayo husababisha ukuaji wa nafaka ya epitaxial na porosity muhimu. 12,13 ilionyesha kuwa ni muhimu kudhibiti viwango vya joto, viwango vya kupoeza, na muundo wa aloi, au kutumia mishtuko ya ziada ya kimwili na maeneo ya nje ya sifa mbalimbali, kama vile ultrasound, ili kufikia miundo ya nafaka iliyosawazishwa.
Machapisho mengi yanahusika na athari za matibabu ya vibration kwenye mchakato wa kuimarisha katika michakato ya kawaida ya kutupa14,15.Hata hivyo, kutumia shamba la nje kwa kuyeyuka kwa wingi haitoi microstructure ya nyenzo inayohitajika.Ikiwa kiasi cha awamu ya kioevu ni ndogo, hali inabadilika sana.Katika kesi hii, uwanja wa nje huathiri sana mchakato wa kuimarisha.Sauti kali. mashamba16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27, arc stirring28 na oscillation29, athari za sumakuumeme wakati wa plasma arcs30,31 na mbinu zingine32 zimezingatiwa .Ambatanisha kwenye substrate kwa kutumia ultrasound ya nje ya ultra sound k-inti 2. uboreshaji unachangiwa na kuongezeka kwa eneo la ubaridi dogo kwa sababu ya kupungua kwa kiwango cha joto na uboreshaji wa ultrasound ili kutoa fuwele mpya kupitia cavitation.
Katika kazi hii, tulichunguza uwezekano wa kubadilisha muundo wa nafaka wa chuma cha pua cha austenitic kwa kuangaza bwawa la kuyeyuka na mawimbi ya sauti yanayotokana na laser inayoyeyuka yenyewe. Urekebishaji wa kiwango cha tukio la mionzi ya laser kwenye matokeo ya kati ya kunyonya mwanga katika uzalishaji wa mawimbi ya ultrasonic, ambayo kubadilisha muundo wa microstructure wa mionzi ya SLMD iliyopo inaweza kuunganishwa kwa urahisi katika nyenzo hii ya SLMD. Majaribio katika kazi hii yalifanywa kwenye sahani za chuma cha pua ambazo nyuso zake ziliwekwa wazi kwa mionzi ya laser ya kiwango-modulated. Kwa hiyo, kitaalamu, 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. "Matibabu ya kiasi cha laser".
Ilhali katika tiba ya ultrasonic inayotokana na pembe ya ultrasonic, nishati ya ultrasonic ya wimbi la sauti iliyosimama inasambazwa katika sehemu nzima, 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 laser. sehemu.Kwa hiyo, mkazo wa acoustic ni 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 zima la kuyeyuka haliwezi kuzidi 0.1% ya shinikizo la juu linalozalishwa na kichwa cha kulehemu, kwa sababu urefu wa mawimbi ya ultrasonic na mzunguko wa 20 kHz katika chuma cha pua ni {3\~m kawaida ni \\~m maandishi 0. chini ya \(\ sim 0.3~\text {mm}\). Kwa hiyo, 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.
Madhara ya joto ya tukio la mionzi ya laser kwenye kati ni msingi wa karibu mbinu zote za usindikaji wa laser 39, 40, kama vile kukata 41, kulehemu, kuimarisha, kuchimba visima 42, kusafisha uso, aloi ya uso, polishing ya uso 43, nk.teknolojia ya usindikaji wa nyenzo na muhtasari wa matokeo ya awali katika hakiki nyingi na monographs 5, 44, 46.
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, 4, nk). 49. Monographs nyingi50, 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 njia 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 zinazoweza kutokea 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 inayoendesha bila malipo (pulse muda \(\tau _L \sim 150~\upmu \text ilitumika kwa mfululizo wa leser ni\) ilitumiwa {s} vichujio na mfumo wa sahani ya kigawanyiko cha boriti.Kutegemeana na mchanganyiko wa vichujio vya msongamano wa upande (photodiodi zenye muda mrefu wa majibu unaozidi \(1~\text {ms}\)) hutumika kubainisha tukio hadi na kuakisiwa kutoka kwa lengo, na mita mbili za umeme (photodiodes zenye muda mfupi wa majibu\(<10~\text {ns}\)) ili kubaini tukio na nguvu ya macho iliyoakisiwa.Kalorimita na mita za umeme zilirekebishwa ili kutoa thamani kwa kutumia kitengo cha kuchungulia XLP12-3S-H2-D0 na kioo cha dielectri 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 000m
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 hiyo muda wa mpigo wa leza ni \(\tau _L \sim 150~\upmu \text {s}\), ambayo inajumuisha muda mwingi wa takriban \(1.5~\upmu \text {s } \) kila moja.Umbo la muda la mpigo wa leza na wigo wake unajumuisha mzunguko wa chini-frequency na mzunguko wa wastani wa bahasha na mzunguko wa juu. \(0.7~\text {MHz}\), kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2.- Bahasha ya masafa hutoa joto na kuyeyuka na kuyeyuka kwa nyenzo baadae, wakati sehemu ya masafa ya juu hutoa mitetemo ya ultrasonic kutokana na athari ya fotoacoustic.Mawimbi ya mapigo ya ultrasonic yanayotokana na leza huamuliwa hasa na umbo la wakati wa laser ya mapigo. 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 ilinakiliwa kwa kutumia transducer za piezoelectric za broadband zilizotengenezwa kwa filamu za floridi ya polyvinylidene.Mawimbi yaliyorekodiwa yanapaswa kuonyeshwa2 katika umbo la mawimbi ya Figuri. mapigo ya laser ni mfano wa laser ya hali ya bure.
Usambazaji wa muda wa kiwango cha mpigo wa leza (a) na kasi ya sauti (b) kwenye uso wa nyuma wa sampuli, mwonekano (curve ya bluu) ya mpigo wa leza moja (c) na mpigo wa ultrasound (d) wastani wa zaidi ya mipigo 300 ya leza (curve nyekundu) .
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 kimwili. Mitambo na thermofizikia ya kati ya awamu nyingi "melt ya kioevu-imara" inayoingiliana na angahewa ya gesi isiyo na nguvu inaelezewa kama inavyoweza kuelezewa na sifa za nyenzo ya gesi ya ajizi. hufuata.
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 hutolewa kwa nguvu63, ambayo husababisha mzigo wa ziada wa shinikizo kwenye uso kwa kukabiliana na kuondolewa kwa laser. kizazi cha mawimbi ya matatizo ya ultrasonic 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 joto isiyo imara ambapo upitishaji wa joto hutegemea hali ya awamu (poda, kuyeyuka, polycrystalline) na halijoto, (2) kushuka kwa thamani ya ubadilikaji nyumbufu baada ya uondoaji wa kila mara na mlinganyo wa upanuzi wa thermoelastic. Tatizo la thamani ya mpaka hubainishwa na hali ya majaribio. Sampuli ya ubadilishanaji wa joto ya moduli hujumuisha leza inayobadilika ya uso iliyofafanuliwa. na mtiririko wa uvukizi. Mtiririko wa wingi hufafanuliwa kwa kuzingatia hesabu ya shinikizo la mvuke uliyojaa wa nyenzo inayoyeyuka. Uhusiano wa mkazo wa elastoplastic hutumiwa ambapo mkazo wa thermoelastic unalingana na tofauti ya joto. Kwa nguvu ya kawaida \(300~\text {W}\), frequency \(10^5~\text {0} hema na 1) \(200~\upmu \text {m}\ ) ya kipenyo bora cha boriti.
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 \(40~\upmu \matini {m}\) huonyesha kina cha hali ya joto kulingana na hali ya ndani kulingana na uigaji wa uso. \(100~\text {K}\) 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 \(10^6~\text {K}/\text {s}\), mtawalia.Thamani hizi 4g na maelewano ya awali katika mpangilio mzuri wa tofauti. \(V_h\) na \(V_c\) husababisha joto kupita kiasi kwa safu ya uso, ambapo upitishaji wa joto kwenye substrate haitoshi kuondoa joto. Kwa hivyo, katika \(t=26~\upmu \text {s}\) joto la uso hupanda juu hadi \(4800~\text {K}\).Sampuli kali inaweza kusababisha uvukizi wa ziada kutoka kwa uso na kusababisha uvukizi mkubwa kutoka kwa uso.
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~.Maandishi kati ya safu ya kioevu na isotherm {K}} ni 180~\upmu (mistari ya njano) inalingana na mkazo wa mavuno unaohesabiwa 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 muundo wa 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 \(10~\\text {MPa}6,\) ilizingatiwa {MPa~6,\)=. kushuka kwa thamani ya shinikizo la ndani 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 Mtini. modulation sawa na shinikizo la uso.Dhiki hii hutokea kutokana na upungufu 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 \(40~\text {MPa}\).
Viwango vilivyopatikana vya dhiki vilivyobadilishwa vina athari kubwa kwenye kiolesura dhabiti-kioevu na inaweza kuwa utaratibu wa udhibiti unaosimamia njia ya uimarishaji. Ukubwa wa eneo la deformation ni mara 2 hadi 3 kubwa 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 ya mkazo wa mazao hulinganishwa. kipenyo cha ufanisi kati ya 300 na \(800~\upmu \text {m}\) kulingana na wakati wa papo hapo.
Kwa hiyo, urekebishaji mgumu 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 mzunguko wa mara kwa mara wa ukandamizaji na kunyoosha katika awamu imara.Hivyo, uundaji wa mipaka mpya ya nafaka na mipaka ya subgrain inaweza kuonyeshwa chini, kwa hiyo inaweza kuonyeshwa chini ya muundo. hitimisho hutoa uwezekano wa kubuni mfano wa SLM unaotokana na modulation-induced ultrasound-driven SLM.Katika kesi hii, inductor 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 sahani 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 sehemu inayolengwa ni takriban \(100pm toam passes) pamoja na wimbo huo huo ili kushawishi remelting ya nyenzo kusindika kwa ajili ya uboreshaji nafaka.Katika hali zote, eneo remelted ilikuwa sonicated, kulingana na sehemu oscillatory ya mionzi ya laser.Hii inasababisha kupunguzwa kwa zaidi ya mara 5 katika eneo la nafaka wastani.Mchoro 5 inaonyesha jinsi microstructure ya eneo la laser-melted mabadiliko na idadi ya remelting baadae (pamoja remelting).
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 kupoeza kwa haraka kwa 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 (Mchoro 7) .Wastani wa nguvu ya leza (3000 W na molten pool) hufunga kina cha leza (3000 W na kina cha molten). matokeo ya majaribio ya Nd: YAG laser 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 ya mgawanyiko wa nyuma wa elektroni ya eneo la kuyeyuka la leza ya leza ya mawimbi ya utupu ya utupu (nguvu ya mara kwa mara 100 W, kasi ya skanning 200 mm/s, AISI 316L chuma cha pua) \ (\ sim 2~\text {mbar }\).
Kwa hiyo, inaonyeshwa wazi kuwa urekebishaji tata wa kiwango cha msukumo wa laser una athari kubwa kwa microstructure inayosababisha.Tunaamini kuwa 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, 6, 34, 6, 26, 34, 34, 6, 34 na 6. kutoa ultrasound ya kiwango cha juu katika vifaa mbalimbali ikiwa ni pamoja na Ti-6Al-4V aloi 26 na chuma cha pua 34 matokeo ya. Utaratibu unaowezekana unakisiwa kama ifuatavyo.Ultra sound inaweza kusababisha cavitation ya acoustic, kama inavyoonyeshwa katika ultrafast in situ synchrotron taswira ya X-ray. Kuporomoka kwa kishindo katika sehemu ya mbele ya mshtuko huzalisha mawimbi ya mshtuko wa cavitation, ambayo husababisha mshtuko wa mbele. \(100~\text {MPa}\)69.Mawimbi ya mshtuko kama haya yanaweza kuwa na nguvu ya kutosha kukuza uundaji wa viini vya awamu dhabiti vya ukubwa muhimu katika vimiminiko vingi, hivyo kutatiza muundo wa kawaida wa safu wima wa utengenezaji wa nyongeza wa safu kwa safu.
Hapa, tunapendekeza utaratibu mwingine unaowajibika kwa urekebishaji wa muundo kwa sonication kali. Nyenzo baada tu ya kukandishwa huwa kwenye joto la juu karibu na sehemu ya kuyeyuka na ina mkazo wa chini sana wa mavuno. Mawimbi makali ya ultrasonic yanaweza kusababisha mtiririko wa plastiki kubadilisha muundo wa nafaka ya nyenzo moto ambayo imeimarishwa. (ona Kielelezo 8). Kwa hiyo, ili kupima dhana, 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 MD ya kupunguza mkazo wa shear iliyoelezwa kwa kina katika 1, 70,7,7,7,7,7,7,7. hesabu, tulitumia 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 nyinginezo,802,877
Mkazo wa mavuno kwa AISI daraja la 316 chuma cha pua cha austenitic na muundo wa muundo dhidi ya halijoto kwa uigaji wa MD. Vipimo vya majaribio kutoka kwa marejeleo: (a) 77, (b) 78, (c) 79, (d) 80, (e) 81.rejelea.(f)82 ni kipimo cha dhiki ya kipimo katika modeli ya tegemezi ya mavuno wakati wa dhiki uundaji wa nyongeza unaosaidiwa na laser.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 {~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 ziada wa sehemu za Ti-6Al-4V kwa uwekaji wa chuma cha leza (LMD): mchakato, muundo mdogo na sifa za kiufundi.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 Zilizotibiwa 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).