השפעת הלייזר ומהירות סריקה על איכות חלק

לייזר סלקטיבי (SLM), המכונה לעתים קרובות בהקשרים תעשייתיים כמו Direct Metal לייזר Sintering (DMLS), עומד כאחד טכנולוגיות ייצור התוסף החזקות ביותר לייצור רכיבי מתכת צפופים לחלוטין, פונקציונליים.בניגוד לתהליכי היתוך מיטה המבוססים על פרמטרים מורכבים או חלקית של גלימה, SLM / DMLS משתמש בסופו של דבר לייזר באיכות גבוהה כדי להמיס חלקיקים לחלוטין על ידי שכבת מתכת, יצירת חלקים יריבים או יותר מאשר את התכונות של תהליך אחסון יעיל של חומר מכני.

מימון של כוח לייזר ומהירות סריקה

כוח לייזר ותפקידו ב-Mlating

כוח לייזר הוא פלט האנרגיה של מקור לייזר, בדרך כלל נמדד בוואט (W) במכונות DMLS, כוח זה נע בין כ 100 W עבור מערכות בקנה מידה מעבדה ליותר מ 1000 W עבור יחידות תעשייתיות. הפונקציה העיקרית של הלייזר היא להעלות את הטמפרטורה של אבקת מתכת מעל נקודת ההיתוך שלה, שמירה על מאגר יציב של אנרגיה ליחידה, המאפשרת את ההיתוך של חומר חומציות נמוכה, או חומציות גבוהה יותר, כאשר הוא מסוגל לייצר כמות גבוהה של פלדה, או חום (אוב).

מהירות סריקה ו-Malt Pool Dynamics

מהירות סריקה היא השיעור שבו קרן לייזר נעה על פני המיטה אבקה, המובע במ"טים לשנייה (mm /s) או לפעמים מטר לשנייה.זה ישירות למשול זמן אינטראקציה בין לייזר לבין האבקה. במהירויות סריקה איטיות, הלייזר נשאר על פני כל נקודה זמן ארוך יותר, ומאפשר חום יותר מדי כדי לבצע חומר הבסיסי.זה מקדם התכה מלאה ומפחית את הסיכון של חלקיקים לא נעימים, אבל גם יכול להגדיל את הלחץ הכבד כדי להגדיל את הלחץ.

המושג The Volumetric Energy Density (VED)

כדי להבין את ההשפעה המשולבת של כוח לייזר ומהירות סריקה (יחד עם פרמטרים אחרים כמו עובי ונפיחות ספאק), מהנדסים לעתים קרובות להשתמש במשוואה האנרגטי של אנרגיה נפחית (VED):

VED (J/mm3) = לייזר Power (W) / (Scan Speed (mm/s) × Layer Thickness (mm) × Hatch Spacing (mm)

VED מספק מספר אחד המייצג את כמות האנרגיה הנמסרת לנפח החומרי של כל אחד מהם, למרות שהוא הוא תיירותי שימושי, חשוב להכיר בכך ש- VED לבד לא יכול לחזות איכות חלקית משום שהוא אינו מהווה חשבון עבור דינמיקות תרמיות, תכונות חומריות, או ההפצה הגאוסית של קרן לייזר 316L1, עם זאת, מציע נקודת התחלה עבור חקר פרמטר: מינימום VED נדרש להשיג דנון מלא, בעוד ש-F1 מפצה - סגסוגת של 7L4 ליטרים: LT1, לעומת זאת, לעומת זאת, כולל עיבוד כפול של 316, כולל כמות של עיבוד כפול של 316 ליטרים, כמו 316 ליטרים, כולל: 316 ליטרים: Vv4 ליטרים, כולל: 316 ליטרים, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, עם זאת, כמו 316 ליטרים, 000 ליטרים, עם זאת, כמו 316 ליטרים, כולל של עיבוד כפול של עיבוד כפול של עיבוד כפול של 1 ליטרים, כולל של 316 ליטרים, ו-F1, כמו: 316 ליטרים, כולל: 316 ליטרים, כמו 316 ליטרים, עם זאת, 000 ליטרים, עם זאת, עם זאת,

השפעות על איכות חלקית

הכחשות ופורוסיות

צפיפות חלקית היא מדד האיכות המיידי ביותר מושפע ממהירות לייזר וסריקה.חלק DMLS צפוף לחלוטין צריך להיות צפיפות יחסית מעל 99.5 אחוזים (לעיתים קרובות מעל ⁇ %) achieving זה דורש שילוב פרמטר כי מתמס במלואו כל עקבות של אבקה ומאפשר בריכה של מים חמים כדי לזרום ומלא מהירויות של אנרגיה מתוחכמות גבוהה מדי (picient Energy צפיפות אנרגיה נמוכה מדי) משאירה חלקיקים ללא תשלום ושכבת קשר מלא על פני כדור הארץ (pv2) עבור רמות אנרגיה נמוכה יותר של פחמן (pvbsp; 2 {\displaystyle cvbspvbspvbspvbsp; 2 {\displaystyle \"מ"ב) עבור פחות מדי) עבור פחות מדי) עבור פחות מדי) עבור צריכת אנרגיה נמוכה מדי של חום) עבור פחות מדי, 000 ליטר אנרגיה נמוכה יותר מדי, 000 ליטרים של חום) עבור צריכת דלקות חום חום חום כהה (pvbspvbspvbsp; c {\displaystyle חומצה פוליפוחיות דם נמוך יותר מדי, 000 ליטר אנרגיה נמוכה מדי, 000 ליטר אנרגיה נמוכה מדי, 000 ליטרים) עבור צריכת דלקות חום) עבור פחמן (pvbspvbsp; 000 ליטר אנרגיה נמוכה מדי, 000 ליטר אנרגיה נמוכה מדי, 000

תכונות מכניות

הביצועים המכניים של חלקי DMLS - כוח רב-עוצמה, כוח התשואות, הארכה, והקשה - קשורים באופן אינטימי למיקרו-מבנה, אשר בתורו נשלט על ידי היסטוריה תרמית, כוח לייזר ומהירות סריקה קובעים את קצב הקירור מן ההיתוך (בדרך כלל 103-106 K) עם רכיבים מהירים יותר של כוח-אוויר (למשל, גודל דגנים קטן יותר, בסדר גודל דק, דגנים / במהירות גבוהה יותר), אך עשוי להפחית את עוצמת הכוח הפחתת כוח-מחדש (למשל, אך באופן איטי יותר).

משטח

סיומו של DMLS מושפע מאוד מצורה של היתוך-פול ואירוע של ספאר וכדורים. בתנודות אנרגיה נמוכה, עלים שלמים של התכה בלתי מזוהים על פני השטח, הגדלת הפשטות של הדימום (Ra) ל 10-20 פרמטרים מהירות מילימטר או גבוה יותר.במדת אנרגיה גבוהה יותר, הבריכה הופכת לנוזלית מדי ועלולה לשקוע לתוך המיטה או לייצר קשקשים מופרזים, גם אם יש צורך גבוה יותר, כמו גם את המשטח העליון של ספירת, אבל בדרך כלל, אם יש צורך ברזולוציה גבוהה יותר, אך ורקורד, אך ורקורד גבוה יותר, אך ורקורד, אם יש צורך ברזולוציה גבוהה יותר, אם יש צורך ברזולוציה גבוהה יותר, עם משקל גבוה יותר, אבל הוא גבוה יותר, אבל הוא גבוה יותר, בדרך כלל, עם משקל גבוה יותר, אבל משקל גבוה יותר.

כלכלה ולחצים חמורים

דיוק ממדי מושפע גם מכווץ תרמי וגם דף מלחמה.כאשר כוח לייזר הוא גבוה ומהירות סריקה הוא נמוך, טופסי בריכה גדולה, ואת האזור המושפע חום משתרע עמוק לתוך שכבות קודמות.זה מוביל התכווצות תרמית גבוהה יותר על ייצוב, בניית מתחים נוזליים זמין כעת, אך הלחץ הזה עדיין עולה על כוח התשואה של החומר בטמפרטורה גבוהה, החלק עשוי לעלות (במיוחד תכונות דקות) או סדק מהיר, אך ורק על בסיס נמוך מדי, אם כי הוא מסוגל להפחית את עוצמת הכוח).

מטרות נפוצות וגורמים

חוסר מיצוי תמימות

חוסר היתוך (LOF) pores מעוצבים באופן לא סדיר רִיק אשר תוצאה של התכה בלתי שלמה וחיבור לא מספיק בין מסלולים סריקות סמוכים או שכבות הצלחה.הם הפגם הנפוץ ביותר כאשר כוח לייזר נמוך מדי, מהירות סריקה גבוהה מדי, או ספיגה בין עוברי לייזר (hatchcing) הוא גדול מדי.

בושם rosity

נקבוביות Keyhole מתרחשת כאשר הלייזר מספק כל כך הרבה אנרגיה שהוא מחוספס קצת חומר, להרכיב חלל עמוק, צר ריקנות צר. כמו לייזר מהלכים, כי חלל זה הופך לא יציב והתמוטטות, מלכודות בועות גז כי מוצק כמו סדקים spherical poholes. כי לעתים קרובות כמה מיקרומטר בקוטר יכול להיות מזוהה על ידי מיקרו-קוליאוקס אופטי או X-קרד כדי להפחית את הנפיחות של כוח לא רצויה.

אפקט הבלה

הכדור מתייחס להיווצרות טיפות spherical או חרוזים על פני השטח של שכבת מודפסת, המתרחשת כאשר בריכת ההיתוך אינה רטובה את המצע בבסיס כראוי.תופעה זו מונעת על ידי זרימת Marangoni ומתח פני השטח, והוא מחמיר על ידי צפיפות אנרגיה נמוכה ומהירות גבוהה יותר.

פצח ודלמינציה

קרק יכול להתרחש במהלך DMLS או כמו קידוד הגשמה (דמיע חם) או כמו סדק קר עקב לחצים שאריות. כוח לייזר גבוה מהירות סריקה נמוכה לייצר ⁇ תרמיים גדולים יותר ואזורים אינטנסיביים יותר חום, אשר מגביר את הסיכון של סדקים מוצקים בסגסוגת עם טווחי חוזק רחב (למשל, כמה סגסוגת אלומיניום, שכבת superalloys חום תרמיים יותר, ירידה של חום, עם צפיפות גבוהה יותר מדי, לא יכול להיות נפוץ יותר מדי.

אופטימיזציה אסטרטגיות

ניסויי ספקטרום

הדרך האמינה ביותר למצוא כוח לייזר אופטימלי מהירות סריקה עבור חומר נתון ומכונה היא להפעיל פרמטר גורף.זה כרוך בבניית סדרה של קופונים מבחן קטן (לעתים קרובות קוביות או prism מלבני) עם ערכים שונים באופן שיטתי ומהירות, תוך שמירה על פרמטרים אחרים (שכבת, עווית, ספיגה, דפוס) קבוע אז הקופונים מוערכים עבור צפיפות (באמצעות ארצ'ס או מחזוריות), כאשר תכונות מהירות (ירידה של 9) של חלון בינוניות), כלומר, כלומר, 9.5% (חומריות בגודל של חומר מכני) הן תכונות שטח (חומריות (חומריות (חומריות) הן מורכבות) ו-חומריות (ירידה של חומר) 9.5 אחוזים, רזולוציה גבוהה יותר, רזולוציה גבוהה יותר) קיבולת שטח (ירידה של גודל) רזולוציה גבוהה יותר) 9.5 אחוזים (ירידה של גודל, קיבולת שטח (ירידה של גודל) קיבולת שטח (חומריות (ירידה של תאים מכני).

עיצוב ניסויים (DoE)

במקום לבדוק כל שילוב בנפרד, עיצוב סטטיסטי של ניסויים (DoE) שיטות כגון עיצובים מורכבים מרכזיים או עיצובים סיבתיים מאפשרים אפיון יעיל.DoE יכול גם לזהות אינטראקציות בין הפרמטרים (למשל, ההשפעה של כוח עשויה להיות תלויה במהירות באופן לא ליניארי) מתודולוגיית פני השטח של DoE עדיין מייצרת מודל מתמטי שחיזוי חלק כתפקוד של כוח ומהירות.מודל זה יכול לשמש עבור רב- אופטימיזציה עבור רבים של זמן סגסוגת, אך עדיין להגדיר חומרים ממין, אך עדיין משקף פרמטרים מתקדמים.

סימבול ומודל

יסודות פינט ודינמיקה נוזלי חישובית (CFD) סימולציות משמשים יותר ויותר לחזות את הגיאומטריה של בריכת ההיתוך, היסטוריה תרמית, וחלוקה מתח חינית ללא בנייה של חלקים פיזיים.מודלים אלה לוקחים כוח לייזר, מהירות סריקה, קוטר, ונכסים חומריים כמו קלט ושדות טמפרטורה פלט, שיעורי קירור ואפילו תצורות היווצרות פגומות עדיין לא מדויקים מספיק כדי להחליף ניסויים לחלוטין, הם להפחית את המספר הניסויים הניסויים הניסיוניים של כמה מהר כמו מעבדים או מעבדים.

פיקוח ובקרת הסתגלות

מערכות DMLS מודרניות משלבות חיישנים שעוקבים אחר החתימה של ההיתוך בזמן אמת - או באמצעות photodiodes, מצלמות (הידוע או אינפרא אדום), או הדמיה תרמית.חיישנים אלה ללכוד את עוצמתה, גודלו וצורה של בריכת ההיתוך. על ידי תיקון אותות אלה עם איכות חלקית, יצרנים יכולים לפתח לולאות משוב כי להתאים כוח לייזר או מהירות על ה-fly כדי לשמור על תנאים עקביים אפילו כאשר וריאציות באבקת שינה זו עדיין יכול לגרום להפחתה מהירה יותר מדי (אך) יכול לגרום להפחתה של זמן רב יותר מדי).

שיקולים מתקדמים

המונחים: space

לכל אבקת מתכת יש זיקה תרמית ייחודית, טווח התכה, ורגישות להיווצרות פגם.לדוגמה, Ti-6Al-4V הוא נוטה ללחץ חיסלי וסדקים, ולכן הוא מעובד בדרך כלל עם כוח מתון (200-400 W) ומהירות מתונה (800-1200 מ"מ / s) אלומיניום (למשל, AlS10Mg) יש התנהגות תרמית גבוהה, הדורשת מהירות גבוהה יותר (400) ו-R) כדי לשמור על מהירויות גבוהות יותר של אנרגיה (R) ו- 300-H) עם סגסוגת מהירות גבוהה יותר (R) עם סגסוגת מהירה יחסית (R) עם סגסוגת כלי רכב (R.

שכבתיות וכובע צ'יפינג

כוח לייזר ומהירות סריקה אינם פועלים בבידוד. עובי השכבה - בדרך כלל 20-60 מיקרומטר - קובע את נפח האבקה כי יש להתמוסס כדי לעבור.שכבות ת'יק דורש כוח גבוה יותר או מהירות איטית יותר כדי להשיג את אותו VED. בדומה, ספיגה (שיא צפיפות בין קווי סריקה מקבילים) משפיע גם על החפיפה בין מסלולים התכה צמודים.

מבנים תומכים ואזורים Overhang

משטחים הפונה למטה (overhangs) הם מאתגרים מטבעם משום שהאבקה להלן מספקת מוליכות תרמית ירודה.ללא תמיכה, בריכת ההיתוך יכולה לחבל או אפילו לקריסה. באזורים אלה, זה נפוץ להשתמש בכוח לייזר מופחת או מהירות סריקה מוגברת להגביל את גודל ההיתוך-פול, למנוע הפחתה של פולוז-דרך. רבים של תוכנת בקרה המאפשר למשתמשים להגדיר פרמטרים שונים עבור contour לעומת בוקע, ולעבור אזורים שונים של אנרגיה, עבור פיתוח, עבור רמה אחרת, עבור רמה של 10 אחוזים, לעומת ירידה של שימוש בתדירות גבוהה יותר, לעומת 10 אחוזים, לעומת ירידה של צריכת חשמל, לעומת ירידה, לעומת ירידה של צריכת צריכת חשמל, לעומת ירידה של 10 אחוזים, לעומת ירידה של צריכת צריכת צריכת צריכת חשמל, לעומת ירידה של צריכת צריכת חשמל, לעומת ירידה של פחות.

תוצאות חיפוש > Implications

הבחירה של כוח לייזר ומהירות סריקה גם משפיעה על פעולות זרם למטה.חלקים המיוצרים עם צפיפות אנרגיה גבוהה נוטים להיות משטח גס יותר, הדורש עיבוד נרחב יותר לאחר-מעבדה.אם הפרמטרים להוביל ללחץ חי גבוה, לחץ-relief annealing עשוי להיות נחוץ לפני הסרת התמיכה כדי למנוע עיוות.לדוגמה, Inconel 718 חלקים המיוצרים בעוצמה גבוהה עשוי להיות צורך טיפול חום דו-שלבי (פתרון) עם רמות נמוכות יותר של חום (למשל, אך לא יכול להיות מסוגל לשחזר את רמות נמוכות יותר של לחץ פנימי).

מסקנה

מהירות לייזר וסריקה הם המוליכים העיקריים הקובעים את איכות החלקים המיוצרים על ידי לייזר מתכת ישיר Sintering (DMLS) ו-Fireative לייזר מלטינג.האינטראקציה שלהם שולטת בדחיסות האנרגיה הנפחית, אשר בתורו שולט יציבות בריכה, היווצרות פגומה, מיקרו-מבנה, תכונות מכניות, קצה, ודיוק תלת-ממדי שלה דורש תהליך אופטימיזציה מכוון: החל ממדריך לייזר ובדיקה יעילה יותר (Dot) באמצעות ביצועים פיזיים, לעתים קרובות, ביצועים מדויקים יותר, ביצועים מדויקים יותר, באמצעות ביצועים מדויקים יותר, ביצועים מדויקים יותר, ביצועים מדויקים יותר, תוך כדי הפעלת ביצועים מדויקים יותר, שימוש ב-מדומים של מערכתיים, יישום ביצועים מדויקים יותר, תוך כדי הפעלת ביצועים מדויקים יותר, יישום יעיל יותר, יישום יעיל יותר, יישום ביצועים מדויקים יותר, יישום יעיל יותר, ואפקטיביים של יעילות של יעילות של יעילות של יעילות של יעילות.