Laser additive manufacturing (AM) tækni, með kostum sínum mikilli framleiðslunákvæmni, sterkum sveigjanleika og mikilli sjálfvirkni, er mikið notuð við framleiðslu á lykilþáttum á sviðum eins og bifreiðum, læknisfræði, geimferðum osfrv. (eins og eldflaugum). eldsneytisstútar, loftnetsfestingar fyrir gervihnattaloftnet, ígræðslur í mönnum osfrv.). Þessi tækni getur bætt samsetningu frammistöðu prentaðra hluta til muna með samþættri framleiðslu á efnisbyggingu og frammistöðu. Sem stendur notar leysisaukandi framleiðslutækni almennt einbeittan Gaussgeisla með háa miðju og lága brún orkudreifingu. Hins vegar myndar það oft mikla hitastig í bræðslunni, sem leiðir til þess að svitahola og gróf korn myndast í kjölfarið. Geislamótunartækni er ný aðferð til að leysa þetta vandamál, sem bætir skilvirkni og gæði prentunar með því að stilla dreifingu leysigeislaorku.
Í samanburði við hefðbundna frádrátt og jafngilda framleiðslu hefur málmaaukandi framleiðslutækni kosti eins og stuttan framleiðsluferlistíma, mikla vinnslunákvæmni, hátt efnisnýtingarhlutfall og góð heildarframmistöðu hluta. Þess vegna er málmaaukefnaframleiðslutækni mikið notuð í atvinnugreinum eins og geimferðum, vopnum og búnaði, kjarnorku, líflyfjum og bifreiðum. Byggt á meginreglunni um staka stöflun, notar málmaaukefnaframleiðsla orkugjafa (eins og leysir, ljósboga eða rafeindageisla) til að bræða duftið eða vírinn og stafla þeim síðan lag fyrir lag til að framleiða markhlutinn. Þessi tækni hefur umtalsverða kosti í framleiðslu á litlum lotum, flóknum mannvirkjum eða persónulegum hlutum. Efni sem ekki er hægt eða erfitt er að vinna með hefðbundnum aðferðum henta einnig til undirbúnings með aukefnaframleiðsluaðferðum. Vegna ofangreindra kosta hefur aukefnaframleiðslutækni vakið mikla athygli fræðimanna bæði innanlands og erlendis. Undanfarna áratugi hefur aukefnaframleiðslutækni tekið miklum framförum. Vegna sjálfvirkni og sveigjanleika leysibúnaðarframleiðslubúnaðar, svo og alhliða kosta mikillar leysirorkuþéttleika og mikillar vinnslu nákvæmni, hefur leysisaukefnaframleiðslutækni þróast hraðast meðal þriggja málmaaukefnaframleiðslutækni sem nefnd eru hér að ofan.
Hægt er að skipta tækni við leysimálmaaukandi framleiðslu frekar í LPBF og DED. Mynd 1 sýnir dæmigerð skýringarmynd af LPBF og DED ferlum. LPBF ferlið, einnig þekkt sem Selective Laser Melting (SLM), getur framleitt flókna málmhluta með því að skanna háorku leysigeisla eftir föstum slóð á yfirborði duftbeðs. Síðan bráðnar duftið og storknar lag fyrir lag. DED ferlið felur aðallega í sér tvö prentunarferli: leysisbræðsluútfellingu og leysivírfóðrun aukefnaframleiðslu. Báðar þessar tækni geta beint framleitt og gert við málmhluta með því að fóðra málmduft eða vír samstillt. Í samanburði við LPBF hefur DED meiri framleiðni og stærra framleiðslusvæði. Að auki getur þessi aðferð einnig útbúið samsett efni og hagnýt flokkuð efni á þægilegan hátt. Hins vegar eru yfirborðsgæði hluta sem prentuð eru af DED alltaf léleg og síðari vinnsla er nauðsynleg til að bæta víddarnákvæmni markhlutans.
Í núverandi framleiðsluferli leysisaukefna er einbeittur Gaussgeislinn venjulega orkugjafinn. Hins vegar, vegna einstakrar orkudreifingar (há miðja, lág brún) er líklegt að það valdi miklum hitastigum og óstöðugleika bræðslupottsins. Sem leiðir til lélegra myndunargæða prentaðra hluta. Að auki, ef miðhitastig bráðnu laugarinnar er of hátt, mun það valda því að málmþættirnir með lágt bræðslumark gufa upp, sem eykur enn á óstöðugleika LBPF ferlisins. Þess vegna, með aukningu á porosity, minnka vélrænni eiginleikar og þreytulíf prentaðra hluta verulega. Ójöfn orkudreifing Gaussgeisla leiðir einnig til lítillar orkunýtingar leysis og óhóflegrar orkusóunar. Til þess að ná betri prentgæðum hafa fræðimenn byrjað að kanna að bæta fyrir galla Gaussgeisla með því að breyta ferlibreytum eins og leysirafli, skönnunarhraða, duftlagsþykkt og skönnunarstefnu, til að stjórna möguleikanum á orkuinntaki. Vegna mjög þröngs vinnsluglugga þessarar aðferðar takmarka fastar líkamlegar takmarkanir möguleika á frekari hagræðingu. Til dæmis getur aukning leysirafls og skönnunarhraða náð mikilli framleiðsluhagkvæmni, en það kostar oft að fórna prentgæðum. Á undanförnum árum hefur breyting á leysiorkudreifingu með geislamótunaraðferðum bætt framleiðsluskilvirkni og prentgæði verulega, sem gæti orðið framtíðarþróunarstefna leysisaukefnaframleiðslutækni. Geislamótunartækni vísar almennt til að stilla bylgjufrontdreifingu inntaksgeislans til að fá æskilega styrkleikadreifingu og útbreiðslueiginleika. Notkun geislamótunartækni í málmaaukefnaframleiðslutækni er sýnd á mynd 2.
Notkun geislamótunartækni í framleiðslu á laseraukefnum
Gallar hefðbundinnar Gauss geislaprentunar
Í framleiðslutækni fyrir leysigeislablöndur í málmi hefur orkudreifing leysigeislans veruleg áhrif á gæði prentaðra hluta. Þrátt fyrir að Gauss-geislar hafi verið mikið notaðir í framleiðslubúnaði fyrir málmleysisbætiefni, þjást þeir af alvarlegum göllum eins og óstöðugum prentgæði, lítilli orkunýtingu og þröngum ferligluggum í aukefnaframleiðsluferlinu. Meðal þeirra er bræðsluferlið duftsins og gangverki bráðnu laugarinnar meðan á málmleysisbætiefni stendur í nánum tengslum við þykkt duftlagsins. Vegna tilvistar duftskvettunar og rofsvæða er raunveruleg þykkt duftlagsins hærri en fræðilegar væntingar. Í öðru lagi olli gufusúlan helstu bakstraumsslettum. Málmgufan rekst á bakvegginn til að mynda skvett, sem er úðað meðfram framveggnum hornrétt á íhvolfa svæði bráðnu laugarinnar (eins og sýnt er á mynd 3). Vegna flókins samspils milli leysigeisla og skvetta geta skvettarnir sem kastast út alvarlega haft áhrif á prentgæði síðari duftlaga. Að auki hefur myndun skráargata í bræðslulauginni einnig alvarleg áhrif á gæði prentaðra hluta. Innri svitahola prentaða verksins stafa aðallega af óstöðugum læsingarholum.
Myndunarkerfi galla í geislamótunartækni
Geislamótunartækni getur náð frammistöðubótum í mörgum víddum samtímis, sem er frábrugðið Gaussgeislum sem bæta frammistöðu í einni vídd á kostnað þess að fórna öðrum víddum. Geislamótunartækni getur nákvæmlega stillt hitadreifingu og flæðiseiginleika bræðslulaugarinnar. Með því að stýra dreifingu leysiorku fæst tiltölulega stöðugt bráðið laug með litlum hitastigli. Viðeigandi leysirorkudreifing er gagnleg til að bæla niður porosity og sputtering galla og bæta gæði leysiprentunar á málmhlutum. Það getur náð ýmsum framförum í framleiðslu skilvirkni og duftnýtingu. Á sama tíma veitir geislamótunartækni okkur fleiri vinnsluaðferðir, sem frelsar til muna frelsi vinnsluhönnunar, sem er byltingarkennd framfarir í framleiðslutækni fyrir aukefna leysiefna.
Pósttími: 28-2-2024
