Laser additive manufacturing (AM) technology, mei syn foardielen fan hege produksjenauwkeurigens, sterke fleksibiliteit en hege mjitte fan automatisearring, wurdt in soad brûkt yn 'e fabrikaazje fan wichtige komponinten yn fjilden lykas auto's, medisinen, loftfeart, ensfh. (lykas raketbrânstofdüsen, satellytantennebeugels, minsklike ymplantaten, ensfh.). Dizze technology kin de kombinaasjeprestaasjes fan printe ûnderdielen sterk ferbetterje troch yntegreare fabrikaazje fan materiaalstruktuer en prestaasjes. Op it stuit brûkt laser additive manufacturing technology oer it algemien in fokussearre Gaussyske striel mei in hege sintrum- en lege râne-enerzjyferdieling. It genereart lykwols faak hege termyske gradiënten yn 'e smelt, wat liedt ta de lettere foarming fan poaren en grove kerrels. Stralfoarmjende technology is in nije metoade om dit probleem op te lossen, dy't de printeffisjinsje en kwaliteit ferbetteret troch de ferdieling fan laserstrielenerzjy oan te passen.
Yn ferliking mei tradisjonele subtraksje en lykweardige produksje hat technology foar additive produksje fan metaal foardielen lykas koarte produksjesyklustiid, hege ferwurkingskrektens, hege materiaalbenuttingsgraad en goede algemiene prestaasjes fan ûnderdielen. Dêrom wurdt technology foar additive produksje fan metaal breed brûkt yn yndustryen lykas loftfeart, wapens en apparatuer, kearnenerzjy, biofarmaseutika en auto's. Op basis fan it prinsipe fan diskreet stapeling brûkt technology foar additive produksje fan metaal in enerzjyboarne (lykas laser, bôge of elektronenstriel) om it poeier of de tried te smelten, en stapelt se dan laach foar laach om it doelkomponint te meitsjen. Dizze technology hat wichtige foardielen by it produsearjen fan lytse batches, komplekse struktueren of personaliseare ûnderdielen. Materialen dy't net kinne of lestich te ferwurkjen binne mei tradisjonele techniken binne ek geskikt foar tarieding mei additive produksjemetoaden. Fanwegen de boppesteande foardielen hat technology foar additive produksje in soad oandacht lutsen fan wittenskippers sawol yn eigen lân as ynternasjonaal. Yn 'e ôfrûne desennia hat technology foar additive produksje rappe foarútgong makke. Fanwegen de automatisearring en fleksibiliteit fan apparatuer foar additive produksje fan laser, lykas de wiidweidige foardielen fan hege laserenerzjydichtheid en hege ferwurkingskrektens, hat technology foar additive produksje fan laser de rapste ûntwikkeling ûnder de trije hjirboppe neamde technologyen foar additive produksje fan metaal.
Lasermetaal-tafoegingtechnology kin fierder wurde ferdield yn LPBF en DED. Figuer 1 lit in typysk skematysk diagram sjen fan LPBF- en DED-prosessen. It LPBF-proses, ek wol bekend as Selective Laser Melting (SLM), kin komplekse metalen komponinten produsearje troch hege-enerzjy laserstrielen te scannen lâns in fêst paad op it oerflak fan in poeierbêd. Dan smelt it poeier laach foar laach en wurdt it stollich. It DED-proses omfettet benammen twa printprosessen: lasersmeltôfsetting en lasertriedfieding tafoeging. Beide technologyen kinne metalen ûnderdielen direkt produsearje en reparearje troch syngroan metaalpoeier of tried oan te fieren. Yn ferliking mei LPBF hat DED in hegere produktiviteit en in grutter produksjegebiet. Derneist kin dizze metoade ek maklik gearstalde materialen en funksjoneel gradearre materialen tariede. De oerflakkwaliteit fan ûnderdielen dy't printe binne mei DED is lykwols altyd min, en neifolgjende ferwurking is nedich om de dimensjonele krektens fan it doelkomponint te ferbetterjen.
Yn it hjoeddeiske proses fan laser-tafoeging is de fokussearre Gaussyske striel meastal de enerzjyboarne. Fanwegen syn unike enerzjyferdieling (heech sintrum, lege râne) sil it lykwols wierskynlik hege termyske gradiënten en ynstabiliteit fan 'e smeltepoel feroarsaakje. Dit resulteart yn in minne foarmjouwingskwaliteit fan printe ûnderdielen. Derneist, as de sintrumtemperatuer fan 'e smeltepoel te heech is, sil it feroarsaakje dat de metalen eleminten mei in leech smeltpunt ferdampe, wat de ynstabiliteit fan it LBPF-proses fierder fergruttet. Dêrom wurde mei in tanimming fan porositeit de meganyske eigenskippen en wurgenslibben fan printe ûnderdielen signifikant fermindere. De ûngelikense enerzjyferdieling fan Gaussyske strielen liedt ek ta lege effisjinsje fan laserenerzjygebrûk en oermjittige enerzjyfergriemerij. Om in bettere printkwaliteit te berikken, binne wittenskippers begûn mei it ûndersykjen fan it kompensearjen fan 'e defekten fan Gaussyske strielen troch prosesparameters lykas laserkrêft, scansnelheid, dikte fan 'e poeierlaach en scanstrategy te feroarjen, om de mooglikheid fan enerzjyynfier te kontrolearjen. Fanwegen it heul smelle ferwurkingsfinster fan dizze metoade beheine fêste fysike beheiningen de mooglikheid fan fierdere optimalisaasje. Bygelyks, it ferheegjen fan laserkrêft en scansnelheid kin hege produksjeeffisjinsje berikke, mar giet faak ten koste fan it opofferjen fan printkwaliteit. Yn 'e lêste jierren kin it feroarjen fan 'e laserenerzjyferdieling troch strielfoarmingsstrategyen de produksjeeffisjinsje en printkwaliteit signifikant ferbetterje, wat de takomstige ûntwikkelingsrjochting fan laser-tafoegingsproduksjetechnology wurde kin. Strielfoarmingstechnology ferwiist oer it algemien nei it oanpassen fan 'e golffrontferdieling fan' e ynfierstriel om de winske yntensiteitsferdieling en ferspriedingskarakteristiken te krijen. De tapassing fan strielfoarmingstechnology yn metaal-tafoegingsproduksjetechnology wurdt werjûn yn figuer 2.
Tapassing fan beamfoarmjende technology yn lasertafoeging
De tekoartkommingen fan tradisjonele Gaussyske beamprintsjen
Yn 'e technology foar additive produksje fan metaallasers hat de enerzjyferdieling fan 'e laserstriel in wichtige ynfloed op 'e kwaliteit fan printe ûnderdielen. Hoewol Gaussyske strielen in soad brûkt binne yn apparatuer foar additive produksje fan metaallasers, hawwe se serieuze neidielen lykas instabile printkwaliteit, leech enerzjygebrûk en smelle prosesfinsters yn it additive produksjeproses. Dêrûnder binne it smeltproses fan it poeier en de dynamyk fan 'e smeltende plas tidens it additive proses fan 'e metaallaser nau besibbe oan 'e dikte fan 'e poeierlaach. Troch de oanwêzigens fan poeierspatten en eroazjegebieten is de werklike dikte fan 'e poeierlaach heger as de teoretyske ferwachting. Twadder feroarsake de stoomkolom de wichtichste efterútstriel-spatten. De metaaldamp botst mei de eftermuorre om spatten te foarmjen, dy't lâns de foarmuorre loodrecht op it konkave gebiet fan 'e smeltende plas spuite wurde (lykas werjûn yn figuer 3). Troch de komplekse ynteraksje tusken de laserstriel en spatten kinne de útstoten spatten de printkwaliteit fan folgjende poeierlagen serieus beynfloedzje. Derneist beynfloedet de foarming fan kaaisgatten yn 'e smeltplas ek serieus de kwaliteit fan printe ûnderdielen. De ynterne poaren fan it printe stik wurde benammen feroarsake troch ynstabile slútgatten.
It foarmingsmeganisme fan defekten yn beamfoarmingstechnology
Beamfoarmingstechnology kin prestaasjesferbetteringen yn meardere diminsjes tagelyk berikke, wat oars is as Gaussyske balken dy't de prestaasjes yn ien diminsje ferbetterje ten koste fan it opofferjen fan oare diminsjes. Beamfoarmingstechnology kin de temperatuerferdieling en streamkarakteristiken fan 'e smeltpoel sekuer oanpasse. Troch de ferdieling fan laserenerzjy te kontrolearjen, wurdt in relatyf stabile smeltpoel mei in lytse temperatuergradiënt krigen. Passende laserenerzjyferdieling is foardielich foar it ûnderdrukken fan porositeit en sputterdefekten, en it ferbetterjen fan 'e kwaliteit fan laserprintsjen op metalen ûnderdielen. It kin ferskate ferbetteringen berikke yn produksjeeffisjinsje en poeiergebrûk. Tagelyk biedt beamfoarmingstechnology ús mear ferwurkingsstrategyen, wêrtroch't de frijheid fan prosesûntwerp sterk befriest, wat in revolúsjonêre foarútgong is yn lasertafoege produksjetechnology.
Pleatsingstiid: 28 febrewaris 2024
