Teadustöö taust Seoses lisandite valmistamise tehnoloogia (AM) kiire arenguga, eriti laserpulberkihtsulandumise (LPBF) tehnoloogia laialdase rakendamisega, on Inconel 718 sulamist saanud oluline materjal kosmose-, energeetika- ja muudes tipptasemel tootmisvaldkondades, kuna see toimib kõrgel temperatuuril, kõrge rõhu ja söövitava keskkonnaga. Kuid laserpulbri kihi sulatamisprotsessi ajal mõjutavad sulami termiline käitumine, sulamiskogumi stabiilsus ja tera kasv oluliselt lõplikke materjali omadusi. Tavaliselt kasutatakse selliseks töötlemiseks traditsioonilisi Gaussi lasereid, kuid nende ebaühtlase energiajaotuse tõttu võivad need põhjustada sulamiskogumi ebastabiilsust ja ebaregulaarset tera kasvu. Tasapinnalised-tasapinnalised laserid, millel on ühtsed energiajaotuse omadused, võivad paremini kontrollida sulamisbasseini stabiilsust ja suunatud terade kasvu. Lame{7}}pealsete laserite kasutamise uurimine laserpulberkihti sulatamisel peaks optimeerima Inconel 718 sulami jõudlust ning tagama teoreetilise aluse ja tehnilise toe kvaliteetseks{9}}tootmiseks.
Uurimismeetodid Selles uuringus kasutati simulatsiooni ja katsetamise kombinatsiooni, et uurida lame{0}}pealsete laserite mõju sulami käitumisele ja terade kasvule Inconel 718 sulami laserpulbrikihi sulatamisel. Viidi läbi üherajalised skaneerimise simulatsioonid, et uurida parameetrite, nagu laseri võimsus ja skaneerimiskiirus, mõju sulamisbasseini temperatuurijaotusele, sulamisbasseini morfoloogiale ja termilistele gradientidele. Simulatsiooni tulemuste põhjal viidi läbi täiendav eksperimentaalne valideerimine, kasutades Inconel 718 pulberkihti liitmiseks suure võimsusega-tasapinnalisi{6}}lamelasereid, jälgides ja analüüsides sulatise morfoloogiat, tera suurust ja materjali omadusi. Katsete ajal kasutati selliseid tehnikaid nagu mikrostruktuuriline vaatlus, röntgendifraktsioon ja mehaaniliste omaduste testimine, et igakülgselt hinnata tera kasvu, materjali kõvadust ja tõmbeomadusi. Uuringu olulisus Sellel uuringul on märkimisväärne teoreetiline ja tehniline väärtus. Lame{12}}pealsete laserite kasutuselevõtt võib tõhusalt parandada selliseid probleeme nagu sulamikogumi ebastabiilsus ja ebaregulaarne tera kasv, mis ilmnevad tavaliste Gaussi laseritega sulamite töötlemise ajal, pakkudes uut tehnoloogilist lähenemisviisi Inconel 718 lisaainete tootmiseks. Tulemused pakuvad olulisi viiteid materjalide edasiseks optimeerimiseks laserpulbri kihi sulamisprotsesside jaoks, eriti kõrge temperatuuriga, laiaulatuslikul töötlemisel. väljavaated. Lisaks annab see uuring juhiseid teiste suure jõudlusega materjalide lisatootmisprotsessi kavandamiseks, edendades lisaainete tootmistehnoloogia rakendamist lennunduses ja muudes valdkondades. Uuendused Tasapinnaliste ja traditsiooniliste Gaussi laserite võrdlus: lame{18}}pealsusioonlaserite ja traditsiooniliste Gaussi pulberlaserite eeliste võrdlemine. Paljastati lamedad{20}}pealsed laserid sulamisvee stabiilsuse ja terade kasvu kontrollimiseks. Üheraja simulatsiooni ja eksperimenteerimise kombinatsioon: simulatsiooni ja eksperimentaalse kontrolli integreerimine annab süstemaatilise analüütilise raamistiku, et mõista lame{23}}pealsete laserite rolli sulamisbasseinis. Protsessi optimeerimine Inconel 718 sulami jaoks: pakub optimeerimisstrateegiaid Inconel 718 lisandite tootmisprotsessi jaoks, eelkõige materjali jõudluse võimaliku parandamise osas, edendades kõrgel temperatuuril{27}}sulamite kvaliteetset tootmist. Tasapinnaliste laserirakenduste uurimine pulberkihti liitmises: selles uuringus uuriti esimest korda süstemaatiliselt lamedate{31}}tasapinnaliste laserite kasutamist laserpulberkihti liitmises, pakkudes uusi suundi seotud tehnoloogiate edasiseks uurimiseks.
Tulemused ja arutelu 1. Laseri võimsuse ja skaneerimiskiiruse mõju sulabasseini käitumisele Nii simulatsioonides kui katsetes uuriti laseri erinevate võimsuste ja skaneerimiskiiruste mõju sulabasseini temperatuurijaotusele, morfoloogiale ja termilisele gradiendile. Tulemused näitavad, et suure laservõimsuse korral on sulabasseini temperatuurijaotus ühtlasem. Lame-pealsed laserid võivad tõhusalt vähendada sulabasseini temperatuurikõikumisi. Võrreldes tavaliste Gaussi laseritega tagavad tasapinnalised{5}}laserid stabiilsema soojusvälja jaotuse. Skaneerimiskiiruse kõikumised mõjutavad oluliselt sulabasseini morfoloogiat ja jahutuskiirust. Mõõduka skaneerimiskiiruse korral on sulabasseini pind sile ja jahutusprotsess on suhteliselt ühtlane, mis aitab moodustada stabiilsema terastruktuuri. 2. Sulabasseini stabiilsuse suurendamine lamedate-ülemiste laserite abil Katsetulemused näitavad, et lamedate{10}}pealsete laserite kasutamisel ilmneb sulabasseinis laserskaneerimisel põhjustatud ülemäärane granatsus, välditakse laserskaneerimisel liigset termilist käitumist. Võrreldes Gaussi laseritega vähendab lame{12}}pealsete laserite ühtlane võimsusjaotus tõhusalt sulabasseini morfoloogia kõikumisi ja soodustab head sulandumist, vähendades ebaregulaarset kasvu sulabasseini servades. See stabiilsus on oluline terade edasise kasvu ja mikrostruktuuri ühtluse seisukohalt, parandades tõhusalt materjali mehaanilisi omadusi ja töökindlust. 3. Terade kasvu suund Inconel 718 sulami töötlemisel lame-pealsete laseritega, täheldati katsetes terade kasvu paremat suunda. Lame{18}}pealse laseri ühtlase soojusvälja all kipuvad terade pikad teljed kasvama mööda laserskaneerimise suunda, moodustades suunatud terastruktuuri. See suunakasv parandab oluliselt materjali mehaanilisi omadusi, eriti tõmbetugevust ja väsimuskindlust. Seevastu Gaussi laserite kasutamisel ilmneb sulakogumi ebastabiilsusest tingitud teravilja kasvu suur juhuslikkus, mille tulemuseks on ebaühtlane terade jaotus, mis mõjutab veelgi materjali kõikehõlmavaid mehaanilisi omadusi. 4. Materjali omaduste optimeerimine Mikrostruktuuri analüüsi ja mehaaniliste katsete abil leiti, et Inconel 718 sulam on töödeldud suurepäraste laseritugevuse, tugevuse, tugevuse ja tugevuse{23}} Väsimusvõime: kõvaduse testid näitavad, et lame{24}}pealse laseriga töödeldud proovide kõvadus on suurem, mis näitab materjali paremat tihedust ja struktuuri terviklikkust. Tõmbekatse tulemused näitavad, et lame{26}}pealse laseriga-töödeldud sulamitel on suurem saagis ja tõmbetugevus ning murdumisrežiim näitab ühtlasemat pingejaotust, takistades pragude levimist. Väsimustestides on lamedate{29}}pealse laseriga-töödeldud proovide väsimus pikem, mis näitab paremat väsimuskindlust, mistõttu need sobivad suure jõudlusega rakenduste jaoks. 5. Soojuskäitumise ja jahutusprotsessi mõju Jahutamise ajal töödeldakse proove suhteliselt ühtlase termilise gradiendiga- tasapinnalise laseriga stabiilne jahutuskiirus, vältides termilist pinget ja jääkpinget, mis võivad tekkida tavaliste Gaussi laserite puhul. Katsetulemused näitavad, et ühtlasem jahutusprotsess soodustab sisepingete ühtlast jaotumist materjalis, hoides ära liigsest termilisest pingest põhjustatud deformatsiooni ja pragunemise.
6. Simulatsiooni ja katsetulemuste kombinatsioon Simulatsiooni ja katsetulemuste suur ühtsus näitab, et lame{1}}pealsel laseril on märkimisväärsed eelised sulatise stabiilsuse, terade kasvu orientatsiooni ja materjali omaduste parandamisel. Simulatsiooni tulemused annavad teoreetilise aluse ja kinnitavad, et lame-pealse laseriga on sulaveekogu termilise käitumise ja terade kasvu tõhus kontroll. Eksperimentaalsed andmed kinnitavad seda teooriat veelgi, kinnitades materjali omaduste paranemist lame{5}}pealse laseriga kõvaduse, tõmbetugevuse ja väsimustestide kaudu. Arutelu ja järeldus Võrreldes Gaussi laseriga, pakub lame{7}}pealne laser märkimisväärseid eeliseid sulatise stabiilsuse ja tera kasvu orientatsiooni osas. Selle ühtlane võimsusjaotus suurendab tõhusalt sulamisbasseini stabiilsust, vähendab ebakorrapäraseid sulamisbasseini kuju muutusi ja soodustab materjalis suunatud terade kasvu. Materjali omaduste optimeerimine: lame{10}}pealne laser mitte ainult ei paranda sulamisbasseini käitumist, vaid parandab oluliselt ka Inconel 718 sulami mehaanilisi omadusi, näidates märkimisväärseid eeliseid kõvaduse, tõmbetugevuse ja väsimuskindluse osas. See uuring näitab, et lamedate{13}}pealsete laserite kasutamine laseripulberkihi sulatamisel mitte ainult ei paranda sulamisbasseini stabiilsust, vaid pakub ka uut tehnilist võimalust suure jõudlusega materjalide{14}}tootmiseks, millel on laialdased kasutusvõimalused, eriti lennunduses, energeetikas ja muudes valdkondades. See uurimus pakub uusi ideid suure jõudlusega sulamimaterjalide lisandite tootmiseks{16}. Tulevikus saab protsessi parameetreid veelgi optimeerida ja uurida rohkem laserallikaid kõrgtemperatuurilistes sulamimaterjalides kasutamiseks, edendades lisandite tootmistehnoloogia laialdast kasutamist tööstuslikus tootmises.
