کاغذ کا جائزہ
1. تعارف
اضافی مینوفیکچرنگ (AM) میں ، الٹراشورٹ پلس (یو ایس پی) لیزرز وسیع پیمانے پر مواد کی پروسیسنگ کو قابل بناتے ہیں اور من گھڑت اجزاء کی طول و عرض اور پیچیدگی کو کم کرنے کی صلاحیت کی پیش کش کرتے ہیں۔ یہ مطالعہ لیزر پاؤڈر بیڈ فیوژن (ایل پی بی ایف) سسٹم کے متبادل کے طور پر یو ایس پی لیزرز کو استعمال کرنے کی فزیبلٹی کو ظاہر کرتا ہے ، خاص طور پر ان اہم حصوں کی تیاری کے لئے جن کو اعلی صحت سے متعلق درکار ہوتا ہے۔ اپنی مرضی کے مطابق اور خود - تیار کردہ سٹینلیس - اسٹیل پاؤڈر ذرات کا استعمال کرتے ہوئے ، محققین نے مطلوبہ نتائج حاصل کیے اور پروسیسنگ پیرامیٹرز کی ایک سیریز کو بہتر بناتے ہوئے کامیابی کے ساتھ مستقل مربع پرتوں کو تیار کیا۔
مطالعہ اس بات کی تصدیق کرتا ہے کہ جب یو ایس پی لیزرز - ان پیرامیٹرز میں معمولی انحرافات کا استعمال کرتے ہیں تو عمل کے پیرامیٹرز ایک اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ گرمی کے جمع کو فروغ دینے کے لئے اسکیننگ کی رفتار کو کم کرکے ، پگھلنے کو کم پلس تکرار تعدد (500 کلو ہرٹز) اور کم اوسط لیزر طاقتوں (0.5–1 ڈبلیو) پر حاصل کیا گیا۔ یہ نقطہ نظر حصہ سائز کو مزید کم کرنے کی صلاحیت فراہم کرتا ہے ، جو یو ایس پی لیزر ذرائع کا استعمال کرتے ہوئے AM کو آگے بڑھانے کے لئے اہم ہے۔
2. مطالعہ کا خلاصہ
اضافی مینوفیکچرنگ کی مسلسل ترقی کے ساتھ ، فیمٹوسیکنڈ لیزرز 316L سٹینلیس سٹیل پر کارروائی کرنے کے وعدے کی صلاحیت کو ظاہر کرتے ہیں۔ اس مقالے میں 316L سٹینلیس سٹیل کے فیمٹوسیکنڈ لیزر پروسیسنگ میں عمل کے پیرامیٹرز کے اثر و رسوخ کے بارے میں ایک مطالعہ کا خلاصہ اور جائزہ لیا گیا ہے۔ تحقیق کا بنیادی مقصد تفتیش کرنا ہے کہ لیزر پاور ، پاؤڈر ذرہ سائز ، اسکیننگ کی رفتار ، اور ہیچ فاصلہ پروسیسنگ کے معیار اور مادی کارکردگی کو کس طرح متاثر کرتا ہے ، تاکہ مینوفیکچرنگ کے حالات کو بہتر بنایا جاسکے۔
محققین نے سب سے پہلے 316L سٹینلیس سٹیل کی خصوصیات اور مناسبیت کو متعارف کرایا ، پھر فیمٹوسیکنڈ لیزر پروسیسنگ کے کام کرنے والے اصول اور طریقہ کار کی تفصیل دی۔ اس کے بعد ، انہوں نے اس بات پر توجہ مرکوز کی کہ کس طرح کلیدی پیرامیٹرز {{2} include بشمول لیزر پاور ، ذرہ سائز ، اسکیننگ کی رفتار ، اور ہیچ فاصلہ - مادی معیار پر اثر انداز ہوتا ہے۔
تجرباتی مطالعات کے ذریعے ، ٹیم نے ضرورت سے زیادہ خاتمے اور مادی نقصان کو روکنے کے لئے لیزر کی ایک زیادہ سے زیادہ حد کی نشاندہی کی۔ انہوں نے یہ بھی پایا کہ باریک پاؤڈر کے ذرات بہتر پگھل پول کنٹرول اور اعلی تشکیل کی درستگی کا باعث بنتے ہیں۔ مزید برآں ، اسکیننگ کی رفتار اور ہیچ کے فاصلے میں ایڈجسٹمنٹ کی سطح کے نقائص اور پوروسٹی کو کم کرنے کے لئے دکھایا گیا ، جس سے معیار اور کارکردگی دونوں میں بہتری آتی ہے۔
آخر میں ، اس مطالعے میں 316L سٹینلیس سٹیل مینوفیکچرنگ میں فیمٹوسیکنڈ لیزرز کے اطلاق کے امکانات پر تبادلہ خیال کیا گیا ، جس میں موجودہ چیلنجوں اور مستقبل کی تحقیقی سمتوں کو اجاگر کیا گیا۔
3. تجرباتی تجزیہ اور اعداد و شمار
3.1 یو ایس پی لیزر اصول
الٹراشورٹ پلس (یو ایس پی) لیزرز نبضوں کے انتہائی مختصر دورانیے پیدا کرتے ہیں ، عام طور پر فیمٹوسیکنڈ (10⁻ s) میں پکوسیکنڈ (10⁻² s) رینج میں۔ یہ لیزر نان لائنر آپٹیکل اثرات اور الٹرااسٹ آپٹکس پر انحصار کرتے ہیں۔
یو ایس پی لیزر کا بنیادی جزو گونج گہا ہے ، جس میں لیزر میڈیم (جیسے ، این ڈی: یاگ یا ٹی آئی: نیلم کرسٹل) اور ایک فائدہ کا ذریعہ ہوتا ہے (جیسے لیزر ڈایڈس یا فلیش لیمپ)۔ طول و عرض کا عمل محرک اخراج کے ذریعے ہوتا ہے ، جہاں فوٹون بار بار گہا میں آئینے کے درمیان جھلکتے ہیں اور اسے بڑھاوا دیا جاتا ہے ، بالآخر ایک طاقتور آؤٹ پٹ بیم تشکیل دیتا ہے۔
یو ایس پی لیزرز نان لائنر آپٹیکل اثرات جیسے خود - فیز ماڈیولیشن اور نان لائنر اپریشن جیسے نان لائنر آپٹیکل اثرات کا فائدہ اٹھا کر الٹراشورٹ پلس کے دورانیے کو حاصل کرتے ہیں۔ آپٹیکل عناصر جیسے فریکوینسی - دوگنا کرسٹل یا ریشے پلس سپیکٹرم کو وسیع اور کمپریس کرنے میں مدد کرتے ہیں ، جس سے فیمٹوسیکنڈ کی حد میں نبض کی مدت تک پہنچ جاتی ہے۔
چترا 1 - مختلف لیزر طاقتوں پر درجہ حرارت کا ارتقا
چترا 1 واضح کرتا ہے کہ کس طرح مختلف لیزر طاقت کے ساتھ درجہ حرارت میں تبدیلی آتی ہے۔
اعلی طاقت (سرخ منحنی خطوط):درجہ حرارت پگھلنے اور ابلیشن دہلیز سے زیادہ ہے۔
کم طاقت (سبز منحنی خطوط):پگھلنے کے لئے ناکافی درجہ حرارت۔
زیادہ سے زیادہ طاقت (نیلے رنگ کا وکر):بغیر کسی خاتمے کے پگھلنے کو قابل بناتا ہے۔
چترا 2 - موٹے اور عمدہ پاؤڈر کی SEM تصاویر
سی ای آئی ٹی نے ایم کے لئے اپنی مرضی کے مطابق گیس - ایٹمائزڈ میٹل پاؤڈر تیار کیے۔ دو قسم کے پاؤڈر استعمال کیے گئے تھے:
موٹے پاؤڈر (20–45 µm)
ٹھیک پاؤڈر (<20 µm)
ٹھیک پاؤڈروں نے پگھل کنٹرول اور پرت کی یکسانیت کو بہتر بنایا۔
چترا 3 - پہلی پرت جمع کرنے کا عمل
پاؤڈر آسنجن کو بڑھانے کے ل the ، سبسٹریٹ پہلے لیزر تھا - سطح کی کھردری کو بڑھانے کے لئے علاج کیا گیا۔ پروفیلومیٹرک تجزیہ میں 3.3 µm کی سطح کی کھردری (SA) اور 51.499 µm کی گہرائی دکھائی گئی۔ اس کے بعد ایک بلیڈ کے طریقہ کار کا استعمال کرتے ہوئے پرتوں کا اطلاق کیا گیا ، یکساں موٹائی حاصل کرتے ہوئے:
موٹے پاؤڈر: 100–200 µm پرتیں
ٹھیک پاؤڈر: 50 µm پرتیں
چترا 4 - موٹے پاؤڈر پروسیسنگ پر بجلی کا اثر
اے ایم میں یو ایس پی لیزرز کا استعمال ایک چیلنج پیش کرتا ہے: بغیر کسی خاتمے کے پاؤڈر پگھلنا۔ اضافی طاقت ذرہ خارج کرنے یا سبسٹریٹ نقصان کا باعث بنتی ہے۔ ابلیشن دہلیز کے نیچے لیزر پاور کو کم کرنا کامیاب پگھلنے کے نتیجے میں۔
0.5 ڈبلیو سے نیچے کی طاقتوں پر ، ٹھیک پاؤڈر متاثر نہیں ہوتا ہے ، جبکہ اس دہلیز کے اوپر ، ذرات پگھل جاتے ہیں اور بڑے شعبوں میں مل جاتے ہیں۔
چترا 5 - ٹھیک پاؤڈر پر بجلی کی مختلف حالت
0.59 W سے 0.765 W سے بڑھ کر پگھلنے میں اضافہ ہوتا ہے ، جس سے ہموار اور زیادہ یکساں سطحیں پیدا ہوتی ہیں۔ سطح کی کھردری (SA) 3.45 µm سے 2.58 µm سے کم ہوگئی۔
چترا 6 - اسکیننگ کی رفتار کا اثر
0.674 W اور 10 µm ہیچ فاصلے پر:
اسکیننگ کی رفتار کو 5 ملی میٹر/s سے 2.5 ملی میٹر/s تک کم کرنا گرمی کے جمع ہونے اور ذرہ اتحاد میں اضافہ ، کلسٹروں کو بڑھانا اور SA کو 5.43 µm سے 6.75 µm تک بڑھانا۔
0.765 W پر ، آہستہ اسکیننگ کے نتیجے میں ہموار نتائج (SA ≈ 3.9–4.1 µm) پیدا ہوئے۔
چترا 7 - طاقت اور رفتار کا مشترکہ اثر
اعلی بجلی کی سطح (0.85–0.935 W) اور اسکیننگ کی رفتار 2.5 ملی میٹر/سیکنڈ تک ہے ، SA مزید کم ہوکر 3.5–3.8 µm تک کم ہوا۔ 1.5 ملی میٹر/سیکنڈ سے نیچے ، زیادہ گرمی سے پاؤڈر ٹوٹنا اور جل رہا ہے۔
چترا 8 - ہیچ فاصلے میں کمی
ہیچ کے فاصلے کو 7 µm سے 5 µm سے کم کرنا سطح کے معیار کو نمایاں طور پر - SA 6.75 µm سے 4.1 µm سے کم ہوا۔ ضرورت سے زیادہ بڑے فاصلوں کے نتیجے میں ناہموار پگھلنے اور عیب کی تشکیل ہوئی۔
چترا 9 - ہیچ فاصلے پر اثر و رسوخ
زیادہ سے زیادہ طاقت اور تیز رفتار ونڈوز کے اندر ، ہیچ کے فاصلے کو کم کرنے سے سطح کی یکسانیت کو مستقل طور پر بہتر بنایا جاتا ہے ، جس سے SA کو کم سے کم 2–3 µm حاصل ہوتا ہے۔ گرمی کے جمع کو متوازن کرنے کے لئے رفتار میں ایڈجسٹمنٹ ضروری تھی۔
چترا 10 - زیادہ سے زیادہ عمل پیرامیٹرز
پروسیسنگ کی بہترین حالت نے 2.37 µm کے SA کے ساتھ ایک انتہائی یکساں پگھلا ہوا سطح حاصل کیا: استعمال کرتے ہوئے:
لیزر پاور:0.775 W
اسکیننگ کی رفتار:2.5 ملی میٹر/s
ہیچ کا فاصلہ:7.5 µm
4. نتیجہ
اضافی مینوفیکچرنگ میں یو ایس پی لیزرز کی صلاحیت کا اندازہ کرنے کے لئے ، فیمٹوسیکنڈ لیزرز کو ایل پی بی ایف کے عمل میں دو قسم کے سٹینلیس - اسٹیل پاؤڈر کا استعمال کرتے ہوئے ضم کیا گیا تھا۔ مطالعہ اس کا نتیجہ اخذ کرتا ہےلیزر پاورسب سے اہم عنصر - ضرورت سے زیادہ طاقت خاتمے کا سبب بنتی ہے ، جبکہ بہت کم پگھلنے سے روکتا ہے۔
ایک بار جب ایک زیادہ سے زیادہ بجلی کی ونڈو قائم ہوگئی (0.775–0.935 W) ، ٹھیک - اسکیننگ کی رفتار اور ہیچ کے فاصلے کو ٹیون کرتے ہوئے سطح کی ہموار پن میں مزید بہتری آئی۔ بہترین نتائج حاصل کیے گئے:
طاقت: 0.775–0.935 W
اسکیننگ کی رفتار:2.5 ملی میٹر/s
ہیچ کا فاصلہ: 5–7.5 µm
ان بہتر پیرامیٹرز کے تحت ، یکساں پگھلنے اور کم سے کم سطح کی کھردری کو حاصل کیا گیا ، جس سے مائیکرو - پیمانے کے اجزاء کی اعلی - صحت سے متعلق اضافی مینوفیکچرنگ کے لئے یو ایس پی لیزرز کی فزیبلٹی کی تصدیق ہوگئی۔
