01
Paberi tutvustus
Suunatud energiasadestamine (DED)-tuntud ka kui laserkatted-on lisandite valmistamise tehnika, mis kasutab suure-võimsusega laserit kombineerituna koaksiaalse pulbri etteandesüsteemiga, et valmistada metallkomponente kihtide kaupa. Erinevalt tavapärastest valamise- ja töötlemisprotsessidest võivad DED-s ladestatud kihtide mehaanilised omadused oluliselt erineda töötlemisparameetrite, -nagu kihi kõrgus, skaneerimiskiirus ja laservõimsus-tootmisprotsessi ajal pideva kõikumise tõttu. Vaatamata DED-tehnoloogias saavutatud arvukatele edusammudele on mehaaniliste omaduste,-nagu Youngi mooduli ja Poissoni suhtarvu{9}}töötlemise ajal *in{7}}situ* hindamine endiselt napp; see muudab *in{10}}situ* jälgimise ja kvaliteedi tagamise eriti oluliseks.
02
**Uuringu ülevaade**
Selles uuringus töötatakse välja kontaktivaba in-in situ tehnika, et hinnata suunatud energiasadestamise (DED) meetodil töödeldud materjalide mehaanilisi omadusi. See uuenduslik tehnika ühendab femtosekundilise laser-ultraheli laserpoleerimisega, et võimaldada Youngi mooduli ja Poissoni suhte täiesti kontaktivaba ja mitte-purustavat hindamist. Kasutades femtosekundi laser-genereeritud ultrahelilaineid sagedusvahemikus GHz kuni THz, saavutab süsteem sub-mikronilise ruumilise eraldusvõime, hõlbustades sellega kõrget-kvaliteetset-kihtide kaupa-hindamist. Et lahendada ultrahelisignaalide tuvastamise väljakutse ladestunud kihtidele omase pinnakareduse keskel, kasutas uurimisrühm traditsioonilise mehaanilise poleerimise asemel -situ laserpoleerimist-,{14}}mis parandas oluliselt ultrahelilainete tuvastatavust. Erinevates DED-töötlemistingimustes läbi viidud katsed näitasid, et selle tehnikaga hinnatud mehaanilised omadused on suurel määral kooskõlas tulemustega, mis saadi sõltumatutest tõmbekatsetest pärast tootmisprotsessi lõppu.
03
**Illustreeritud analüüs**
Joonisel 1 on esitatud skemaatiline ülevaade kohapealse mehaanilise omaduse hindamise tehnika üldisest töövoost DED-protsessis. See illustreerib selgelt põhiprotseduuri, -algab aluspinnast-, mis lõpetab järjestikku sadestatud kihi Youngi mooduli ja Poissoni suhte hindamise nelja erineva etapi kaudu: 1. etapis kasutatakse DED-protsessi läbiviimiseks DED-laserit, sulatades ja sadestades metallipulbrit, et moodustada ligikaudu μm paksune DED-kiht ja paksusega 10 mm; 2. etapis kasutatakse poleerimislaserit (mis võib olla sama seade kui DED-laseriga) laserpoleerimiseks; ümbersulatamise teel loob see protsess ladestunud materjali pinnale sileda ümbersulatatud kihi, vähendades aritmeetilise keskmise karedust ligikaudu 0,3 μm-ni; Etapp 3 kasutab femtosekundilist laserit, et ergutada ja mõõta ultrahelilaineid sagedusvahemikus GHz–THz tahkunud piirkonnas pärast poleerimist; 4. toimingus hinnatakse Youngi moodulit ja Poissoni suhet mõõdetud ultrahelisignaalide põhjal koos pinge{12}teinevussuhetega. Diagrammil on ka vastavad märkused, mis tõstavad esile peamisi laserseadmeid ja iga etapiga seotud pinnamorfoloogilisi muutusi, pakkudes seeläbi tehnika täielikult mitte-kontakti ja mittepurustavaid omadusi kogu selle töövoo „sadestamine–poleerimine–tuvastus–hinnang“ ulatuses.
Joonisel 2 on esitatud põhjalik võrdlev analüüs, mis uurib laserpoleerimise mõju DED metallikihtide pinnakaredusele. Analüüs, mis koosneb kolmest alamfiguurist-(a), (b) ja (c)-, viiakse läbi kolmes mõõtmes: kvantitatiivsed parameetrid, makroskoopiline morfoloogia ja mikroskoopiline topograafia, keskendudes proovile I-11 tuvastatud optimaalsele poleerimisparameetrite komplektile. Alamjoonis (a) kujutab pinnakareduse väärtuste kvantitatiivset tabelit, mis vastab 16 erinevale poleerimisparameetrite kombinatsioonile, mis hõlmab poleerimisvõimsusi 200–350 W ja poleerimiskiirusi 13–21 mm/s. Selles tabelis on märgitud tegelikud Ra väärtused, mis on mõõdetud pärast 16 ühekihilise raja poleerimist näidis I, märkides selgelt 300 W + 18 mm/s kombinatsiooni optimaalse parameetrikomplektina (I-11, Ra=0.31 μm); Lisaks tõstab see esile probleeme, mis on seotud muude parameetrite vahemikega-eelkõige kõrgemate kareduse väärtustega, mis tulenevad väikese-võimsuse, suure{21}}kiiruse kombinatsioonidest ning kalduvusest suure -võimsuse ja väikese kiirusega kombinatsioonidele tekitada pulbri aurustumisest tingitud pinna lainelisust. Alajoonis (b) kujutab proovi I-11 makroskoopilist lähivõtet enne ja pärast poleerimist optimaalsete parameetritega, näidates visuaalselt pinna tasasuse ja ühtluse olulist paranemist pärast poleerimisprotsessi. Alamjoonis (c) annab võrdlusvaate optilise mikroskoobi kujutistest (järjepideval skaalal 40 μm), mis näitab proovi I-11 pärast optimaalset poleerimist (vasakul) versus selle poleerimata olek (paremal); poleerimata pinda iseloomustab sulamata pulbriosakeste rohkus, märkimisväärne ebatasasus ja valguse hajumisest tulenev tumedam välimus, samas kui poleeritud pind on praktiliselt vaba sulamata pulbrist, tundub tasane ja sile ning ühtlaselt peegeldub valgus. Lõppkokkuvõttes vähendas see optimaalne parameetrite komplekt pinna karedust algväärtuselt 4,2 μm 0,31 μm-ni - paranemismäär on 93%. Selle kolmepoolse võrdluse kaudu, mis hõlmab kvantitatiivseid andmeid, makroskoopilist morfoloogiat ja mikroskoopilist topograafiat, kinnitab joonis tõhusalt laserpoleerimise efektiivsust DED metallikihtide pinnakareduse vähendamisel, luues samal ajal laserpoleerimise optimaalsed protsessiparameetrid.
