01
Cyflwyniad Papur
Mae gweithgynhyrchu ychwanegion laser yn aml yn arwain at grawn bras oherwydd graddiannau tymheredd uchel. Gall cymorth ultrasonic math cyswllt traddodiadol fireinio grawn ond mae'n wynebu dwy her fawr: yn gyntaf, mae ynni ultrasonic yn lleihau wrth i uchder argraffu gynyddu, gan arwain at grawn bras ar frig cydrannau mawr; yn ail, gall uwchsain dwysedd uchel achosi effeithiau cavitation sy'n creu diffygion mandwll yn hawdd.
Cynigiodd tîm ymchwil o Brifysgol Polytechnical Northwestern dechnoleg ultrasonic di-gyswllt, gan integreiddio'r ddyfais ultrasonic â'r ffroenell a chyflwyno uwchsain trwy gyfrwng aer. Mae'r dull hwn yn torri'r gred draddodiadol bod "rhaid i fireinio grawn ddibynnu ar gavitation," gan ddefnyddio effeithiau ffrydio acwstig pur i gyflawni strwythurau grawn equiaxed manwl trwchus unffurf trwy gydol uchder llawn samplau Inconel 718 a 316L mawr, gan wella cryfder yn sylweddol a mynd i'r afael â her y diwydiant o ficrostrwythurau anwastad mewn cydrannau mawr.
02
Trosolwg
Nod yr astudiaeth hon yw mynd i'r afael â thagfeydd microstrwythur anwastad a thueddiad o ddiffygion mewn gweithgynhyrchu ychwanegion â chymorth uwchsain. Datblygodd y tîm ymchwil system ultrasonic di-gyswllt sy'n symud gyda'r pen laser, gan sicrhau bod y pwll toddi yn derbyn mewnbwn egni cyson o dan y trothwy cavitation.
Mae arbrofion yn dangos bod uwchsain cyswllt traddodiadol yn methu pan fydd yr uchder argraffu yn fwy na 15mm, tra bod y dechnoleg newydd yn cynnal grawn mân unffurf o fewn uchder o 100mm, heb ddiffygion cavitation. Mae astudiaethau mecanyddol yn dangos bod uwchsain dwysedd isel yn achosi llif osgiliadol amledd uchel (ffrydio acwstig) yn y pwll tawdd, gan achosi i freichiau dendrit cynyddol dorri asgwrn blinder a ffurfio niwclysau newydd, gan fireinio'r grawn. Mae'r darganfyddiad hwn yn cywiro dealltwriaeth unochrog y gymuned academaidd o'r mecanwaith mireinio grawn uwchsain ac yn darparu dull newydd cyffredinol a dibynadwy ar gyfer gweithgynhyrchu ychwanegion metel perfformiad uchel.
03
Dadansoddiad Darluniadol
Mae Ffigur 1 yn rhoi cymhariaeth uniongyrchol o'r ddau ddull technegol. Mae Ffigur (a) yn dangos y modd di-gyswllt a gynigir yn yr astudiaeth hon, lle mae'r trawsddygiadur ultrasonic yn symud gyda'r ffroenell i sicrhau mewnbwn egni cyson; Mae Ffigur (b) yn dangos y modd cyffwrdd traddodiadol, lle mae uwchsain yn cael ei drawsyrru trwy'r swbstrad. O'r canlyniadau EBSD o -samplau mawr (f-h), gellir gweld bod y dull cyswllt (h) yn methu yn rhan uchaf y sampl, gyda grawn yn brashau i strwythurau colofnol; tra bod y-dull digyswllt (f) yn cynnal gronynnau mân hafaledig unffurf drwy'r uchder cyfan o 100 mm. Yn ogystal, mae'r data perfformiad mecanyddol yn Ffigurau (i-k) yn dangos bod y dull digyswllt (LU) nid yn unig yn gwella cryfder yn sylweddol ond hefyd yn dangos gwasgariad data isel iawn, gan ddangos dibynadwyedd uchel y broses.
Mae Ffigur 2 yn amlygu manteision uwchsain -dwysedd isel o ran rheoli diffygion. Mae morffoleg cladin trac sengl yn Ffigur (a-i) yn dangos, wrth i ddwysedd uwchsain gynyddu i ystod uchel, fod y traciau toddi yn dangos chwydd difrifol, pyllau, a hyd yn oed diffyg parhad (i), sy’n cael eu hachosi gan gwymp treisgar swigod ceudod. Mewn cyferbyniad, mae gan draciau toddi sy'n cael eu trin ag uwchsain dwysedd isel (b-e) arwynebau llyfn a pharhaus, sy'n debyg i'r cyflwr heb uwchsain. Mae canlyniadau sgan CT (k-p) yn meintioli'r mandylledd ymhellach; mae uwchsain dwysedd uchel yn arwain at ymchwydd mewn mandylledd, tra bod yr uwchsain dwysedd isel a ddefnyddir yn yr astudiaeth hon prin yn cynyddu mandylledd, gan sicrhau dwysedd uchel y rhannau printiedig.
04
Crynodeb
1. Cynigiwyd a chymhwyswyd yn llwyddiannus dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser nad yw'n{1}}dwysedd cyswllt isel--technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser â chymorth, i bob pwrpas yn osgoi'r ddau brif broblem o dechnegau ultrasonic dwysedd uchel cyswllt traddodiadol-microstrwythur anwastad a diffygion mewnol-wrth weithgynhyrchu rhannau metel mawr;
2. Trwy ymchwil fecanistig, cywiro'r ddealltwriaeth draddodiadol unochrog yn y byd academaidd ynghylch mecanweithiau mireinio grawn ultrasonic, gan ddangos yr effaith ffrydio acwstig pur, lle mae llifau osgiladu amledd uchel yn achosi toriad blinder dendrite, gan gyflawni mireinio grawn sylweddol a homogeneiddio;
3. Mae'r dechnoleg hon yn darparu datrysiad cyffredinol cyson iawn perfformiad uchel ar gyfer gweithgynhyrchu ychwanegion amrywiol o fetelau megis Inconel 718 a 316L;
4. Mae'r canlyniadau ymchwil nid yn unig yn ymarferol werthfawr ym maes gweithgynhyrchu ychwanegion ond hefyd yn darparu sylfeini damcaniaethol pwysig a chanllawiau proses ar gyfer technolegau prosesu eraill sy'n cynnwys solidification pwll tawdd, megis weldio a chladin.
