Ультразвуковая вспомогательная вибрационная платформа

1. Технический обзор

ОпределенияА.
Ультразвуковое двухмерное вибрационное лазерное покрытие - это технология композитного аддитивного производства, которая сочетает в себе лазерное расплавление (Лазерное покрытие& Ультразвуковые вибрации (Ультразвуковая вибрация) Преимущества. Введя двухмерные вибрации (например,XYНаправление) позволяет дополнительно улучшить микроструктуру расплавленного слоя, распределение остаточных напряжений и качество поверхности.

Основной составА.

·Лазерная система покрытия:: Лазеры высокой мощности (например, волоконно - оптические лазеры), системы подачи порошка (порошка или шелка), платформы управления движением.

·УЗИ ультразвуковая вибрационная установка:: Ультразвуковой генератор, преобразователь, амплитудный стержень, двухмерный вибрационный стол (или вибрационная головка).

·система управления:: Синхронное управление параметрами лазера, частотой вибрации/Амплитуда и путь движения.

2. Технический принцип

·Лазерный расплав:: Лазерный луч плавит поверхность фундамента, образуя резервуар, в то время как металлический порошок транспортируется, чтобы сформировать металлургическое покрытие.

·УльтразвукА.

оВоздействие кавитации:: Ультразвук создает микрокавитации в бассейне, высвобождая энергию при разрыве и уточняя зерна.

оЭффект звукового потока:: Содействие конвекции в бассейне, выравнивание распределения компонентов, уменьшение пористости/Смешанные.

оВибрационная помощь:: Двумерная вибрация может нарушить направление роста дендритов, дополнительно уточнить ткань и уменьшить остаточное напряжение.

3. Технические характеристики

преимуществоА.

·Улучшение микроорганизации:: Значительное уменьшение размеров зерна (до нанометрового уровня), повышение твердости и износостойкости.

·Уменьшение недостатков:: Снижение пористости (может быть уменьшено)От 30% до 50%) Чувствительность к трещинам.

·Регулирование остаточных напряжений:: Пластическая деформация, вводимая вибрацией, компенсирует тепловое напряжение и повышает усталостный срок службы.

·однородность покрытия:: Двумерные вибрации делают толщину расплавленного слоя более последовательной, шероховатость поверхности (Ра) Можно снизитьОт 20% до 40%А.

вызовА.

·Сложные технологические параметры (требуется оптимизация мощности лазера, скорости сканирования, частоты вибраций)/Амплитуда и т.д.).

·Интеграция ультразвуковых устройств с лазерными головками сложнее.

·Стоимость выше, чем при обычном лазерном покрытии.

4. Ключевые технологические параметры

·Параметры лазера: Мощность (500~3000ВтДиаметр светового пятна (0,5 ~ 3 ммСкорость сканирования (5~20 мм/сВ)).

·Параметры вибрацииА.

оЧастота:20~40кГц(Ультразвуковой диапазон) или низкочастотные колебания (<1 кГцВ)).

оАмплитуда:5~50мкм(Двумерные вибрации должны соответствовать направленности).

·Выбор материала:: сплавы на основе никеля (например,Инконель 625), сплавы на основе кобальта, нержавеющей стали, титановых сплавов и так далее.

5. область применения

·авиакосмическая:: износостойкое покрытие лопастей турбины, восстановление высокотемпературных сплавов.

·Энергетическое оборудование:: Усиление уплотнения клапана ядерной энергии, восстановление лопастей газовой турбины.

·Производство автомобилей:: Переизготовление компонентов двигателя.

·Медицинское оборудование:: Функциональное покрытие поверхности имплантата из титанового сплава.

6. Ход исследований

·2020Через год в литературеА.

оКитайские ученые обнаружили, что двухмерные вибрации могутТи6Ал4ВРазмеры зерна в покрытии от50 мкмСнижение10 мкмНиже (Журнал технологии обработки материаловВ)))).

оНемецкая команда с помощью ультразвуковой вибрации316ЛУвеличивается срок службы покрытия из нержавеющей стали200%(В)Аддитивное производствоВ)))).

·Будущие направленияА.

омоделирование связи с несколькими физическими полями (лазер)-ультразвук-Термическая связь).

оИнтеллектуальное регулирование параметров (ИИОптимизация вибрационных и лазерных параметров в реальном времени).

7. Библиография

1. Zhang et al. (2021). "Влияние ультразвуковой вибрации на микроструктуру и свойства лазерного покрытия Inconel 718".Материалы и дизайн.

2. Wang et al. (2022). 2D лазерное покрытие с помощью вибрации: новый подход к снижению остаточного напряжения.Журнал производственных процессов.