02
منتخب اعداد و شمار اور متن
1. تعارف: روایتی لیزر مینوفیکچرنگ کے درد کے مقامات اور UVA-LM کی پیدائش
روایتی لیزر مینوفیکچرنگ کو تین بنیادی مسائل کا سامنا ہے:
اہم تھرمل نقائص
انتہائی درجہ حرارت کے میلان اور تیزی سے مضبوطی آسانی سے عنصری علیحدگی کا باعث بنتی ہے، ٹوٹنے والے انٹرمیٹالک مرکبات کی تشکیل، دراڑیں، اور بقایا تناؤ؛
غیر-یکساں مائیکرو اسٹرکچر
اعلی درجے کے مواد کی پروسیسنگ میں جیسے کہ ہائی-اینٹروپی الائیز (HEAs) اور ریفریکٹری الائیز، کالم اناج کے زیر اثر غیر-یکساں مائیکرو اسٹرکچر ہونے کا خطرہ ہوتا ہے، جس سے کارکردگی کے استحکام پر اثر پڑتا ہے۔
کم عمل کی کارکردگی
ناقص پگھلنے والے تالاب کی روانی غیر مساوی ذرہ کی تقسیم کا باعث بنتی ہے (مثلاً، ہدایت شدہ توانائی کے جمع ہونے میں پاؤڈر سٹریم کا انحراف)۔
To address these problems, ultrasonic vibration-assisted laser manufacturing (UVA-LM) emerged – by synchronously applying high-frequency ultrasonic vibration (>20 kHz) لیزر کے ساتھ، یہ پگھلنے والے تالاب کے رویے کو کنٹرول کرنے اور مینوفیکچرنگ کی کارکردگی میں ہم آہنگی بڑھانے کے لیے "اکوسٹک اسٹریمنگ + کیویٹیشن" دوہری میکانزم کا استعمال کرتا ہے (شکل 1)۔
2. الٹراسونک وائبریشن-اسسٹڈ لیزر ایڈیٹیو مینوفیکچرنگ (UVA-AM)
UVA-AM بنیادی طور پر لیزر پاؤڈر بیڈ فیوژن (LPBF) اور ڈائریکٹڈ انرجی ڈپوزیشن (DED) پر لاگو کیا جاتا ہے، جس کا بنیادی مقصد اضافی مینوفیکچرنگ میں "anisotropy" اور "metallurgical defects" کے مسائل کو حل کرنا ہے۔
2.1 پروسیس ڈیزائن: الٹراساؤنڈ اور اضافی مینوفیکچرنگ کے عین مطابق جوڑے کو کیسے حاصل کیا جائے؟
UVA-LPBF سسٹم
(شکل 4): 40 کلو ہرٹز ہائی- فریکوئینسی وائبریشن پیزو الیکٹرک سیرامک ٹرانسڈیوسر کے ذریعے پیدا کی جاتی ہے اور ایک طول و عرض ٹرانسفارمر کے ذریعے سبسٹریٹ میں منتقل ہوتی ہے، لیزر سکیننگ اور الٹراسونک وائبریشن کی ہم آہنگی کو حاصل کرتے ہوئے (الٹراسونک پاور μlimp 20m ہے)؛
UVA-DED سسٹم
(شکل 6): پاؤڈر جیٹ کی رفتار الٹراسونک وائبریشن کے ذریعے کنٹرول کی جاتی ہے، ایک "الٹراساؤنڈ- پارٹیکل کپلنگ ماڈل" (پیش گوئی کی درستگی 97.7%) قائم کرتا ہے، پاؤڈر کے پھیلاؤ کے زاویے کو 15.3 ڈگری سے 14.1 ڈگری تک کم کرتا ہے، اور تقسیم کو %15 سے بہتر کرتا ہے۔
2.2 کارکردگی میں بہتری: مائیکرو اسٹرکچر اور مکینیکل پراپرٹیز کی دوہری اصلاح
اناج کی تطہیر
مثال کے طور پر GH5188 اعلی-درجہ حرارت کے مرکب کو لے کر (شکل 7)، UVA-LPBF اناج کے اوسط سائز کو 80.91 μm سے 53.02 μm تک، اور ساخت کی شدت کو 10.37 MUD سے کم کر سکتا ہے (متعدد MUD سے ایک سے زیادہ MUD تک، 96D سے نمایاں طور پر تقسیم) مکینیکل انیسوٹروپی کو کم کرنا؛
بہتر مکینیکل خواص
مائیکرو ہارڈنیس: الٹراسونک مدد کے بعد GH5188 مرکب کی اوسط سختی میں 4.49 فیصد اضافہ ہوا (287.7 HV → 300.6 HV)؛
تناؤ کی خصوصیات: UVA-DED ٹریٹمنٹ کے بعد، 1Cr12Ni3MoVN الائے کی لمبائی میں 53.8% اضافہ ہوا، اور طاقت اور لمبا کی پیداوار (PSE) میں 52.9% اضافہ ہوا (شکل 13)؛
عیب دبانا
Inconel 718/Ti6Al4V جامع مواد میں، الٹراسونک معاونت Ti₂Ni انٹرمیٹالک مرکبات کے مواد کو 48.3% تک کم کر سکتی ہے، اور جالیوں کی مماثلت 12.7% سے 7.4% تک (شکل 9)۔
3. الٹراسونک وائبریشن-اسسٹڈ لیزر کلیڈنگ (UVA-LC)
لیزر کلیڈنگ (LC) سطح کی مضبوطی کے لیے ایک بنیادی ٹیکنالوجی ہے، لیکن روایتی LC "مضبوطی کے مراحل کی غیر مساوی تقسیم" اور "کریکنگ" کا شکار ہے۔ UVA-LC، الٹراسونک کنٹرول کے ذریعے، کلیڈنگ پرت کی "سختی اور پہننے کی مزاحمت" دونوں میں دوہری بہتری حاصل کرتا ہے۔
3.1 اپریٹس ڈیزائن: الٹراسونک سسٹم کی گونج ملاپ
UVA-LC سسٹم کو "الٹراسونک سسٹم - سبسٹریٹ - پگھلے ہوئے پول" (اعداد و شمار 15، 16) کی گونج کی مطابقت کو پورا کرنے کی ضرورت ہے:
الٹراسونک فریکوئنسی: عام طور پر 20 کلو ہرٹز، الٹراسونک طول و عرض ٹرانسفارمر کی لمبائی کو موڈل تجزیہ (115-130 ملی میٹر) کے ذریعے بہتر بنایا جاتا ہے تاکہ پگھلے ہوئے تالاب میں کمپن توانائی کی موثر منتقلی کو یقینی بنایا جا سکے۔
سبسٹریٹ ڈیزائن: ایک "نصف- طول موج کا ڈھانچہ" اپنایا گیا ہے (شکل 16)، اور محدود عنصر سمولیشن (ANSYS) کا استعمال اس بات کو یقینی بنانے کے لیے کیا جاتا ہے کہ سبسٹریٹ کی گونج کی فریکوئنسی الٹراسونک فریکوئنسی (غلطی <1%) سے ملتی ہے۔
