راهی برای جلوگیری از نقص در هنگام تولید مواد افزودنی


اثری که مرز و منشأ تخلخل قفل را نشان می دهد. در سمت چپ شکل حد تخلخل قفل در فضای توان لیزر – اسکن دقیق و صاف است. در سمت راست ، اطراف مرز تخلخل ، بی ثباتی بحرانی قفل امواج صوتی (امواج شوک) را در مذاب آزاد می کند. امواج سپس منافذ را نزدیک بالای قفل می رانند تا از قفل به سرعت تسریع شوند. هنگامی که منافذ توسط جبهه سخت شدن گیر می کنند ، به یک نقص ساختاری مضر در ساختار تبدیل می شود. اعتبار: Ye Feng ، Cang Zhao از دانشگاه Tsinghua

همجوشی بستر پودر لیزر یک فناوری ساخت افزودنی غالب است که هنوز به پتانسیل خود نرسیده است. مشکلی که این صنعت با آن روبرو است این است که حباب های کوچک یا منافذی در حین فرآیند چاپ گاهی اوقات ایجاد می شوند و نقاط ضعیفی را در محصولات نهایی ایجاد می کنند.

هنگامی که یک لیزر با سرعت بالا و سرعت پایین هنگام چاپ سه بعدی یک قطعه ، غبار فلز را ذوب می کند ، می توان یک حفره قفل شکل در مذاب ایجاد کرد. منافذ ، یعنی نقص در پایین قفل ایجاد می شود. مطالعه جدید منتشر شده در علوم پایه نشان می دهد که چگونه منافذ تولید می شود و به نقص محبوس در فلز سخت کننده تبدیل می شود.

آنتونی دی رولت ، استاد علوم و مهندسی مواد در دانشکده فنی کارنگی ملون و یکی از نویسندگان اصلی مقاله ، گفت: “ارزش عملی واقعی این مطالعه این است که ما می توانیم در کنترل ماشین دقیق باشیم تا از این مشکل جلوگیری کنیم.” “بی ثباتی بحرانی با نوک قفل متحرک باعث ایجاد تخلخل در هنگام ذوب لیزر می شود.”

بر اساس مطالعات قبلی که کمی پدیده قفل را تعیین می کرد ، تیم تحقیقاتی از یک اشعه ایکس با انرژی بالا بسیار روشن برای نظارت بر بی ثباتی قفل استفاده کرد. منافذ در طول نوسانات قفل ایجاد می شوند و شکل آن تغییر می کند: قسمت بالای قفل به شکل “J” تبدیل شده و کنده می شود. این رفتار ناپایدار امواج صوتی را در فلز مایع ایجاد می کند که منافذ را مجبور می کند از قفل دور شوند تا آنها به اندازه کافی زنده بمانند تا در فلز تقویت کننده گیر بیفتند. تیم اولین کسی است که بر این رفتار تمرکز کرده و آنچه را که اتفاق می افتد شناسایی می کند.

راهی برای جلوگیری از نقص در هنگام تولید مواد افزودنی

طرح آزمایش اشعه ایکس سینکروترون اپند بر روی سنتز بستر پودر لیزر (LPBF) ، با نوری اشعه X برای کنترل پرتو ، نگهدارنده نمونه با صفحات کربن شیشه ای حاوی گرد و غبار ، دستگاه تحریک کننده برای تبدیل اشعه X به نور ، سرعت بالا فیلمبرداری و یک لیزر قدرتمند با هد اسکن کننده جهت ارائه پرتو لیزر برای ذوب سطح نمونه. اعتبار: کالج دانشگاه کارنگی ملون

“هنگامی که یک قفل عمیق دارید ، دیواره ها به شدت لرزش می کنند. گاهی اوقات ارتعاشات در پایین قفل به اندازه کافی قوی هستند که از بین می روند و حباب بزرگی را پشت سر می گذارند. گاهی اوقات این حباب هرگز به قفل اصلی متصل نمی شود. موج شوک. این منافذ باقیمانده را از قفل دفع می کند ، “Rollet توضیح می دهد.

توجه به این نکته ضروری است که قفل ها خود معایبی نیستند و به عنوان مثال باعث افزایش کارایی لیزر می شوند. آنها با استفاده از تجهیزات اشعه ایکس سنکروترون در آزمایشگاه ملی Argonne ، تنها تاسیساتی در ایالات متحده که محققان می توانند این آزمایشات را انجام دهند ، خاطر نشان کردند که یک مرز کاملاً مشخص بین قفل های پایدار و ناپایدار وجود دارد.







تصویر اشعه ایکس با سرعت بالا از تشکیل تخلخل قفل در تولید مواد افزودنی برای سنتز بستر پودر لیزر اعتبار: Zhao et al. ، Science (2020)

“تا زمانی که از منطقه خطر دور باشید [i.e., too hot, too slow]، خطر ترک نقایص بسیار ناچیز است ، “می گوید رولت.

با کاهش سرعت اسکن و قدرت لیزر در سمت ناپایدار مرز ، نوسانات در عمق قفل به شدت افزایش می یابد.

رولت اضافه کرد: “شما می توانید محدودیت را محدودیت سرعت بدانید ، مگر اینکه مخالف رانندگی با ماشین باشد. در این حالت ، با سرعت کمتری رانندگی خطرناک تر می شود. اگر کمتر از سرعت مجاز باشید ، مطمئناً نقص ایجاد می کنید.”







تصویر اشعه ایکس از مگاهرتز برای تشکیل و حرکت اولیه منافذ قفل در حدود حد تخلخل قفل در هنگام ذوب لیزر. کنتراست معکوس می شود تا بر پویایی قفل و منافذ تأکید کند. اعتبار: ژائو و دیگران ، ساینس (2020)

در مقیاس بزرگتر ، با اثبات وجود محدودیت های تخلخل قفل کاملاً مشخص و نشان دادن توانایی تولید مثل ، علم می تواند مبنای قابل اطمینان تری را برای پیش بینی و بهبود فرایندهای چاپ ارائه دهد. رولت ، یکی از نویسندگان دانشکده مرکز تولید بعدی کارنگی ملون ، معتقد است که یافته های این مطالعه به سرعت راهی برای چگونگی مدیریت چاپگرهای سه بعدی خود توسط شرکت ها پیدا می کند.






https://www.youtube.com/watch؟v=WREkdrFbQ_g

پروفسور رولت را در مورد روند چاپ سه بعدی با فلزات و همچنین استفاده از تکنیک های پیشرفته توصیف برای حل چالش های صنعتی در این زمینه مشاهده کنید.

یافتن قفل در چاپ سه بعدی فلزات


اطلاعات بیشتر:
C. Zhao از دانشگاه Tsinghua در پکن ، چین ، ال. ، “بی ثباتی بحرانی در حرکت نوک قفل با ذوب لیزر تخلخل ایجاد می کند” علوم پایه (2020) Science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126 / science.abd1587

تهیه شده توسط دانشگاه کارنگی ملون

نقل قول: مسیر برای جلوگیری از نقص در هنگام تولید مواد افزودنی (2020 ، 26 نوامبر) ، بازیابی شده در 26 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-route-defects-additive.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز معاملات منصفانه به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.




منبع: moshaverh-news.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*