Newyddion Rhwydwaith Powdwr Tsieina Mae deunydd swyddogaethol graddiant yn fath newydd o ddeunydd cyfansawdd sy'n cynnwys dau ddeunydd neu fwy ac mae ei gyfansoddiad yn raddiant parhaus. Mae wedi cael sylw helaeth yn y maes peirianneg sy'n datblygu'n gyflym heddiw. Fodd bynnag, ni all y dechnoleg graddiant traddodiadol paratoi deunydd swyddogaethol ddiwallu anghenion meysydd hedfan, meddygol, milwrol a diwydiannol eraill. Fel technoleg sy'n dod i'r amlwg, mae gweithgynhyrchu ychwanegion yn darparu syniad newydd i ddatrys problem paratoi deunyddiau swyddogaethol graddiant.
1 Deunyddiau graddedig swyddogaethol
Mae deunydd graddedig swyddogaethol (FGM) yn ddeunydd peirianneg uwch gyda chyfansoddiad gofodol, mandylledd neu ficrostrwythur sy'n cynnal priodweddau materol ac yn osgoi methiant rhannol mewn amgylcheddau gweithredu llym.
Cynigiwyd y cysyniad o ddeunyddiau â gradd swyddogaethol gyntaf yn 1984 gan ysgolheigion Japaneaidd Masako Niano a Toshio Hirai. Y syniad dylunio yw defnyddio deunyddiau gradd swyddogaethol ceramig / metel gyda chydrannau sy'n newid yn barhaus ar hyd y cyfeiriad trwch i ddatrys problem straen thermol ar y rhyngwyneb y tu mewn i'r deunydd. O'i gymharu â deunyddiau cyfansawdd confensiynol, mae deunyddiau graddedig swyddogaethol yn sylweddoli newid parhaus cydrannau yn yr haen graddiant, yn lleihau'r gwahaniaeth mewn eiddo materol megis cyfernod ehangu thermol a modwlws elastig rhwng haenau, ac yn lleihau'r straen rhyngwyneb, sydd nid yn unig yn gwella perfformiad y deunydd. a dibynadwyedd, ond hefyd yn gwella dibynadwyedd y deunydd. Mae priodweddau cyfansawdd y deunydd wedi'u gwarantu.
Heddiw, mae deunyddiau graddedig swyddogaethol wedi'u hymestyn o'r deunyddiau inswleiddio thermol tymheredd uchel gwreiddiol i beirianneg fiofeddygol, diwydiant niwclear, awyrofod, optoelectroneg lled-ddargludyddion, diwydiannau amddiffyn a milwrol, ac ati, ac yn cael eu gwerthfawrogi'n gynyddol gan arbenigwyr ac ysgolheigion o bob cwr o'r byd. .
Gyda chymhwysiad eang o ddeunyddiau graddedig swyddogaethol, mae technegau gweithgynhyrchu traddodiadol gyda chylchoedd paratoi hir a gweithdrefnau cymhleth yn fwyfwy anodd i gwrdd â pharatoi cyflym deunyddiau gradd swyddogaethol addasadwy a siâp cymhleth. Mae angen technoleg weithgynhyrchu fwy hyblyg ac effeithlon i hyrwyddo deunyddiau â gradd swyddogaethol. datblygiad o. Mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser (LAM) yn dechnoleg gweithgynhyrchu uwch newydd a ddatblygwyd yn y 1990au sy'n integreiddio cyfrifiaduron, rheolaeth rifiadol, deunyddiau a laserau.
2 Yr egwyddor o weithgynhyrchu ychwanegion laser
Mae technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser yn seiliedig ar y syniad o galcwlws, gan ddefnyddio laser fel ffynhonnell ynni i berfformio cladin laser haen-wrth-haen ar bowdr metel wedi'i osod ymlaen llaw neu wedi'i fwydo'n gydamserol, a pharatoi haen solet fesul haen trwy ychwanegu deunyddiau. Cydrannau.
Sgematig Gweithgynhyrchu Ychwanegion Laser
Mae'r llun uchod yn dangos y diagram sgematig o weithgynhyrchu ychwanegion laser. Yn gyntaf, gwnewch fodelu CAD tri dimensiwn o'r rhannau sydd i'w paratoi gan gyfrifiadur, a thorrwch y model CAD yn dafelli tenau yn ôl trwch penodol, fel bod y rhannau'n cael eu disgretized i gyfres o strwythurau awyren dau ddimensiwn o gymhleth tri. -strwythurau tri dimensiwn dimensiwn, ac yna sganio taflwybr pob cyfuchlin dau ddimensiwn. Dylunio a throsglwyddo'r data wedi'i brosesu i'r system rheoli rhifiadol i ffurfio'r cod rheoli rhifiadol. Yn olaf, o dan reolaeth y rhaglen gyfrifiadurol, mae'r deunydd powdr yn cael ei bentio fesul llinell a haen wrth haen yn ôl y llwybr gosod trwy'r dull cladin laser, ac yn olaf mae endid tri dimensiwn yn cael ei ffurfio. Rhannau neu fylchau sydd angen dim ond ychydig o beiriannu.
3 Dosbarthiad Gweithgynhyrchu Ychwanegion Laser
Oherwydd ei fod yn cael ei ddatblygu'n gymharol annibynnol mewn gwahanol sefydliadau ymchwil ledled y byd, mae gan dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser lawer o enwau, ond mae'r egwyddorion yn debyg yn y bôn. Y technolegau gweithgynhyrchu ychwanegion laser mwyaf cynrychioliadol yw Dyddodiad Toddi Laser (LMD) sy'n cynnwys bwydo powdr cydamserol a Toddi Laser Dewisol (SLM) sy'n cynnwys gwasarn powdr.
Mae'r dechnoleg dyddodiad toddi laser yn defnyddio pelydr laser ynni uchel i arbelydru wyneb y swbstrad i ffurfio pwll tawdd, ac mae'r peiriant bwydo powdr yn anfon y powdr metel i'r pwll tawdd i doddi'n gyflym, a thrwy hynny ffurfio haen bondio metelegol gyda'r metel. swbstrad a gorchuddio wyneb y swbstrad i ffurfio powdr metel newydd. haen metel.
Y gwahaniaeth rhwng y dechnoleg toddi dethol laser a'r dechnoleg dyddodiad toddi laser yw'r gwahaniaeth ar ffurf ychwanegiad powdr. Cyn i'r pelydr laser sganio, mae'r dechnoleg toddi laser dethol yn gyntaf yn defnyddio rholer taenu powdr i rag-daenu haen o bowdr metel ar y swbstrad, ac yna'n defnyddio'r trawst laser i rag-bowio'r trajectory sganio set yn cael ei ddefnyddio i doddi'r yn ddetholus. powdr. Ar ôl i bob haen o doddi gael ei chwblhau, mae'r silindr ffurfio yn disgyn i uchder rhagosodedig, tra bod y silindr taenu powdr yn codi i uchder rhagosodedig, ac mae'r rholer taenu powdr yn lledaenu haen o bowdr yn gyfartal. Rhannau gofynnol terfynol.
4 Cynnydd ymchwil mewn gweithgynhyrchu ychwanegion laser o ddeunyddiau swyddogaethol graddiant
Cyfeiriad datblygu pwysig o dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser yw paratoi deunyddiau swyddogaethol graddiant perfformiad uchel, sydd wedi denu sylw helaeth gan ysgolheigion gartref a thramor. Ymchwil ar y cyfuniad o ddeunyddiau metel/deunyddiau ceramig.
4.1 Gweithgynhyrchu ychwanegion laser o ddeunyddiau swyddogaethol graddiant metel/metel
Mae gan ddeunyddiau metel briodweddau ffisegol, cemegol a mecanyddol cynhwysfawr rhagorol heb eu hail gan ddeunyddiau peirianneg eraill. Er mwyn gwella ymhellach briodweddau deunyddiau metel trwy addasu'r microstrwythur wedi dod yn brif gyfeiriad ymchwil deunyddiau yn y blynyddoedd diwethaf. Mae cyflwyno strwythurau graddiant mewn deunyddiau metel yn torri'r priodweddau deunydd a gyplwyd yn wreiddiol, gan ganiatáu i un neu fwy o eiddo gael ei wella'n unigol. Gellir optimeiddio a gwella perfformiad cyffredinol a pherfformiad gwasanaeth y deunydd yn fawr. Mae ymchwilwyr gartref a thramor wedi defnyddio technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser uwch i baratoi gwahanol fathau o ddeunyddiau swyddogaethol graddiant metel / metel, ac wedi gwneud astudiaethau manwl ar eu microstrwythur a'u priodweddau.
4.2 Gweithgynhyrchu ychwanegion laser o ddeunyddiau swyddogaethol graddiant metel/ceramig
Ers y 1970au, mae pobl wedi bod yn paratoi haenau ceramig ar fetelau. Hyd at ddiwedd y 1980au, datblygodd y defnydd o dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion laser i gyflawni addasiad arwyneb metel yn raddol. Ar hyn o bryd, mae'r dull hwn wedi dod yn un o'r technolegau mwyaf gwerthfawr ac addawol ym maes addasu arwynebau metel, ac fe'i defnyddiwyd yn helaeth mewn sawl maes.
Oherwydd y gwahanol ymdoddbwyntiau o ddeunyddiau metel a deunyddiau ceramig, bydd darfudiad cryf yn cael ei gynhyrchu yn y pwll tawdd metel, a fydd yn hawdd i ddinistrio'r bond rhwng y metel a'r cerameg. Mae gan y cyfnod atgyfnerthu a gynhyrchir gan yr adwaith in-situ wlybedd da gyda'r matrics, ac mae'r gwres a ryddheir gan yr adwaith yn helpu i gynyddu gwlybedd y ceramig a'r metel, felly mae'r cam atgyfnerthu ceramig hunan-gynhyrchu in-situ wedi'i gyfuno'n fwy cadarn. gyda'r matrics, sy'n ateb i'r broblem. Agwedd effeithlon at broblemau rhwymo rhyngwyneb. Felly, mae cyfansoddion ceramig matrics metel hunan-gynhyrchu in-situ wedi cael sylw eang gan ymchwilwyr gartref a thramor, a chyflawnwyd canlyniadau cychwynnol.
Ffynhonnell gyfeirio:
[1] Cui Xue, et al. Statws ymchwil a rhagolygon gweithgynhyrchu ychwanegion laser o ddeunyddiau swyddogaethol graddiant perfformiad uchel. Peirianneg Deunyddiau. 2020.
[2] Xia Xiaoguang, et al. Cynnydd ymchwil a rhagolygon technoleg gweithgynhyrchu ychwanegion ar gyfer deunyddiau â gradd swyddogaethol. Adolygiad Defnyddiau. 2021.
[3] Li Qiqi, et al. Cynnydd ymchwil ar dechnoleg gweithgynhyrchu ychwanegion o aloion swyddogaethol graddiant. Cylchgrawn Tsieineaidd Peirianneg Fecanyddol. 2021.
(Golygwyd gan China Powder Network/Xingyao)
Nodyn: Nid yw'r lluniau at ddefnydd masnachol, rhowch wybod a dileu os oes unrhyw dor-rheol!