Лазердик кошулмаларды өндүрүү (AM) технологиясы жогорку өндүрүштүк тактык, күчтүү ийкемдүүлүк жана автоматташтырылган жогорку даражадагы артыкчылыктары менен автомобиль, медициналык, аэрокосмостук ж. күйүүчү май түтүктөрү, спутник антеннасынын кашаалары, адамдын импланттары ж.б.). Бул технология материалдык түзүмүн жана аткарууну комплекстүү өндүрүү аркылуу басма бөлүктөрүнүн айкалыштыруу иштешин бир топ жакшыртат. Азыркы учурда, лазердик кошумча өндүрүү технологиясы жалпысынан жогорку борбору жана төмөнкү чети энергия бөлүштүрүү менен багытталган Гаусс нурун кабыл алат. Бирок, ал көбүнчө эритмеде жогорку жылуулук градиенттерди жаратып, андан кийин тешикчелердин жана ири дандардын пайда болушуна алып келет. Нурды калыптандыруу технологиясы бул көйгөйдү чечүүнүн жаңы ыкмасы, ал лазер нурунун энергиясын бөлүштүрүүнү тууралоо аркылуу басып чыгаруунун натыйжалуулугун жана сапатын жакшыртат.
Салттуу кемитүү жана эквиваленттүү өндүрүш менен салыштырганда, металл кошумчаларын өндүрүү технологиясы кыска өндүрүш циклинин убактысы, жогорку иштетүү тактыгы, материалды колдонуунун жогорку ылдамдыгы жана тетиктердин жалпы көрсөткүчтөрү сыяктуу артыкчылыктарга ээ. Ошондуктан, металл кошулмаларын өндүрүү технологиясы аэрокосмостук, курал-жарак жана жабдуулар, өзөктүк энергетика, биофармацевтика жана автомобиль сыяктуу тармактарда кеңири колдонулат. Дискреттик стектилөө принцибинин негизинде металл кошумчаларын өндүрүү порошок же зымды эритүү үчүн энергия булагын (мисалы, лазер, дога же электрон нуру) колдонот, андан кийин максаттуу компонентти өндүрүү үчүн аларды катмар-катмарга тизет. Бул технология чакан партияларды, татаал структураларды же жекелештирилген тетиктерди өндүрүүдө олуттуу артыкчылыктарга ээ. Салттуу ыкмаларды колдонуу менен иштетүү мүмкүн эмес же кыйын болгон материалдар кошумча өндүрүш ыкмаларын колдонуу менен даярдоо үчүн да ылайыктуу. Жогорудагы артыкчылыктардан улам, кошумча өндүрүш технологиясы ата мекендик жана эл аралык окумуштуулардын кеңири көңүлүн бурду. Акыркы бир нече он жылдыкта, кошумча өндүрүш технологиясы тез прогресске жетишти. Лазердик кошумча өндүрүүчү жабдуулардын автоматташтырылгандыгына жана ийкемдүүлүгүнө, ошондой эле лазердик энергиянын жогорку тыгыздыгынын жана кайра иштетүүнүн жогорку тактыгынын ар тараптуу артыкчылыктарына байланыштуу, лазердик кошумчаларды өндүрүү технологиясы жогоруда айтылган үч металл кошулмаларын өндүрүү технологияларынын ичинен эң ылдам иштеп чыкты.
Лазердик металл кошумча өндүрүү технологиясы андан ары LPBF жана DED бөлүүгө болот. 1-сүрөттө LPBF жана DED процесстеринин типтүү схемалык диаграммасы көрсөтүлгөн. LPBF процесси, ошондой эле Selective Laser Marting (SLM) деп аталган, порошок төшөгүнүн бетинде туруктуу жол боюнча жогорку энергиялуу лазер нурларын сканерлөө аркылуу татаал металл компоненттерин өндүрө алат. Андан кийин, порошок эрип, катмар-кабат катуулайт. DED процесси негизинен эки басып чыгаруу процессин камтыйт: лазер менен эритүү жана лазердик зым менен азыктандыруучу кошумча өндүрүү. Бул эки технология тең металл порошок же зымды синхрондуу түрдө азыктандыруу аркылуу металл бөлүктөрүн түз жасап, оңдой алат. LPBF менен салыштырганда, DED жогорку өндүрүмдүүлүккө жана чоң өндүрүш аянтына ээ. Мындан тышкары, бул ыкма композиттик материалдарды жана функционалдык классификацияланган материалдарды да ыңгайлуу даярдай алат. Бирок, DED тарабынан басылып чыккан тетиктердин беттик сапаты дайыма начар жана максаттуу компоненттин өлчөмдүү тактыгын жакшыртуу үчүн кийинки иштетүү керек.
Учурдагы лазердик кошумчаларды өндүрүү процессинде багытталган Гаусс нуру адатта энергия булагы болуп саналат. Бирок, энергиянын уникалдуу бөлүштүрүлүшүнөн улам (жогорку борбор, төмөнкү чети), ал эрүү бассейнинин жогорку жылуулук градиенттерин жана туруксуздугун пайда кылышы мүмкүн. Натыйжада басылган тетиктердин сапаты начар. Мындан тышкары, эгерде эриген бассейндин борбордук температурасы өтө жогору болсо, ал төмөнкү эрүү чекитиндеги металл элементтеринин бууланышына алып келип, LBPF процессинин туруксуздугун андан ары күчөтөт. Демек, көзөнөктүүлүктүн өсүшү менен басылган тетиктердин механикалык касиеттери жана чарчоо мөөнөтү бир топ кыскарат. Гаусс нурларынын энергиянын бирдей эмес бөлүштүрүлүшү да лазердик энергияны колдонуунун эффективдүүлүгүнүн төмөн болушуна жана энергиянын ашыкча ысырап болушуна алып келет. Жакшыраак басып чыгаруунун сапатына жетишүү үчүн, окумуштуулар энергияны киргизүү мүмкүнчүлүгүн көзөмөлдөө үчүн лазердин күчү, сканерлөө ылдамдыгы, порошок катмарынын калыңдыгы жана сканерлөө стратегиясы сыяктуу процесстин параметрлерин өзгөртүү жолу менен Гаусс нурларынын кемчиликтеринин ордун толтурууну изилдей башташты. Бул ыкманын өтө тар иштетүү терезесинен улам, белгиленген физикалык чектөөлөр андан ары оптималдаштыруу мүмкүнчүлүгүн чектейт. Мисалы, лазердин күчүн жана сканерлөө ылдамдыгын жогорулатуу өндүрүштүн жогорку натыйжалуулугуна жетише алат, бирок көп учурда басып чыгаруу сапатын курмандыкка чалууга алып келет. Акыркы жылдарда, нурларды калыптандыруу стратегиялары аркылуу лазер энергиясын бөлүштүрүүнү өзгөртүү өндүрүштүн натыйжалуулугун жана басып чыгаруунун сапатын олуттуу түрдө жакшыртат, бул лазердик кошумча өндүрүш технологиясын келечектеги өнүгүү багыты болуп калышы мүмкүн. Нурды калыптандыруу технологиясы көбүнчө керектүү интенсивдүүлүктү бөлүштүрүү жана жайылтуу мүнөздөмөлөрүн алуу үчүн кириш нурунун толкун фронтунун бөлүштүрүлүшүн тууралоону билдирет. Металл кошумчаларын өндүрүү технологиясында нурларды калыптандыруу технологиясын колдонуу 2-сүрөттө көрсөтүлгөн.
Лазердик кошумчаларды өндүрүүдө нурларды калыптандыруу технологиясын колдонуу
Салттуу Гаусс нурун басып чыгаруунун кемчиликтери
Металл лазердик кошумчаларды өндүрүү технологиясында лазер нурунун энергия бөлүштүрүү басылган бөлүктөрүнүн сапатына олуттуу таасир этет. Гаусс нурлары металл лазердик кошумча өндүрүүчү жабдууларда кеңири колдонулса да, алар басып чыгаруунун туруксуз сапаты, энергияны аз пайдалануу жана кошумча өндүрүш процессиндеги тар процесс терезелери сыяктуу олуттуу кемчиликтерге дуушар болушат. Алардын арасында порошоктун эрүү процесси жана металл лазердик кошумча процессинде эриген бассейндин динамикасы порошок катмарынын калыңдыгы менен тыгыз байланышта. Порошоктун чачыраган жана эрозия зоналарынын болушуна байланыштуу порошок катмарынын иш жүзүндөгү калыңдыгы теориялык күтүлгөндөн жогору. Экинчиден, буу колонкасы негизги артка реактивдүү чачыранды жаратты. Металл буусу арткы дубал менен кагылышып, чачыраган жерлерди пайда кылат, алар эриген бассейндин ойгон жерине перпендикуляр болгон алдыңкы дубалды бойлой чачылат (3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй). Лазердик нур менен чачырандылардын ортосундагы татаал өз ара аракеттешүүдөн улам, сыртка чыгарылган чачыратуулар кийинки порошок катмарларынын басып чыгаруу сапатына олуттуу таасир этиши мүмкүн. Мындан тышкары, эритме бассейнде ачкыч тешиктеринин пайда болушу да басылган бөлүктөрүнүн сапатына олуттуу таасирин тийгизет. Басылган бөлүгүнүн ички тешикчелери, негизинен, туруксуз кулпу тешиктери менен шартталган.
Нурларды калыптандыруу технологиясындагы кемчиликтерди пайда кылуу механизми
Нурды калыптандыруу технологиясы бир эле учурда бир нече өлчөмдө өндүрүмдүүлүктү жакшыртууга жетише алат, бул башка өлчөмдөрдү курмандыкка чалуунун эсебинен бир өлчөмдө иштөөнү жакшыртуучу Гаусс нурларынан айырмаланат. Beam калыптандыруу технологиясы так эритинди бассейнинин температурасын бөлүштүрүү жана агымынын мүнөздөмөлөрүн жөнгө сала алат. Лазердик энергиянын бөлүштүрүлүшүн көзөмөлдөө менен, кичине температура градиенти менен салыштырмалуу туруктуу эриген бассейн алынат. Лазердик энергияны туура бөлүштүрүү көзөнөктүүлүк жана чачыратуу кемчиликтерин басуу жана металл тетиктерге лазердик басып чыгаруунун сапатын жакшыртуу үчүн пайдалуу. Бул өндүрүштүн эффективдүүлүгүн жана порошокту колдонууну ар кандай жакшыртууга жетише алат. Ошол эле учурда, нурларды калыптандыруу технологиясы бизге көбүрөөк иштетүү стратегияларын камсыз кылат, бул процессти долбоорлоо эркиндигин кыйла бошотот, бул лазердик кошумчаларды өндүрүү технологиясында революциялык прогресс болуп саналат.
Посттун убактысы: 28-февраль 2024-ж
