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पेपर परिचय
उच्च तापमान प्रवणता के कारण लेज़र एडिटिव विनिर्माण में अक्सर मोटे अनाज बन जाते हैं। पारंपरिक संपर्क प्रकार की अल्ट्रासोनिक सहायता अनाज को परिष्कृत कर सकती है लेकिन दो प्रमुख चुनौतियों का सामना करती है: पहला, मुद्रण की ऊंचाई बढ़ने के साथ अल्ट्रासोनिक ऊर्जा कम हो जाती है, जिससे बड़े घटकों के शीर्ष पर मोटे अनाज बन जाते हैं; दूसरा, उच्च - तीव्रता वाला अल्ट्रासाउंड गुहिकायन प्रभाव उत्पन्न कर सकता है जो आसानी से छिद्र दोष पैदा करता है।
नॉर्थवेस्टर्न पॉलिटेक्निकल यूनिवर्सिटी की एक शोध टीम ने एक गैर-संपर्क अल्ट्रासोनिक तकनीक का प्रस्ताव रखा, जिसमें अल्ट्रासोनिक डिवाइस को नोजल के साथ एकीकृत किया गया और एक वायु माध्यम के माध्यम से अल्ट्रासाउंड शुरू किया गया। यह विधि पारंपरिक धारणा को तोड़ती है कि "अनाज शोधन को गुहिकायन पर निर्भर होना चाहिए," बड़े इनकोनेल 718 और 316L नमूनों की पूरी ऊंचाई पर समान रूप से घने महीन समान अनाज संरचनाओं को प्राप्त करने के लिए शुद्ध ध्वनिक स्ट्रीमिंग प्रभावों का उपयोग करके, ताकत में काफी सुधार किया गया है और बड़े घटकों में असमान माइक्रोस्ट्रक्चर की उद्योग चुनौती को संबोधित किया गया है।
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सिंहावलोकन
इस अध्ययन का उद्देश्य अल्ट्रासाउंड सहायता प्राप्त एडिटिव विनिर्माण में असमान सूक्ष्म संरचना और दोष संवेदनशीलता की बाधाओं को संबोधित करना है। अनुसंधान टीम ने एक गैर-संपर्क अल्ट्रासोनिक प्रणाली विकसित की है जो लेजर हेड के साथ चलती है, यह सुनिश्चित करती है कि पिघले हुए पूल को गुहिकायन सीमा के नीचे एक निरंतर ऊर्जा इनपुट प्राप्त होता है।
प्रयोगों से पता चलता है कि पारंपरिक संपर्क अल्ट्रासाउंड तब विफल हो जाता है जब मुद्रण की ऊंचाई 15 मिमी से अधिक हो जाती है, जबकि नई तकनीक गुहिकायन दोष के बिना, 100 मिमी की ऊंचाई के भीतर एक समान महीन दाने बनाए रखती है। यंत्रवत अध्ययनों से संकेत मिलता है कि कम {{3}तीव्रता वाला अल्ट्रासाउंड पिघले हुए पूल में उच्च-आवृत्ति दोलन प्रवाह (ध्वनिक स्ट्रीमिंग) को प्रेरित करता है, जिससे बढ़ती हुई डेंड्राइट भुजाएं थकान फ्रैक्चर से गुजरती हैं और नए नाभिक का निर्माण करती हैं, जिससे अनाज परिष्कृत होता है। यह खोज अकादमिक समुदाय की अल्ट्रासाउंड अनाज शोधन तंत्र की एकतरफा समझ को सही करती है और उच्च प्रदर्शन वाले धातु योजक विनिर्माण के लिए एक सार्वभौमिक और विश्वसनीय नया दृष्टिकोण प्रदान करती है।
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सचित्र विश्लेषण
चित्र 1 दो तकनीकी दृष्टिकोणों की सीधी तुलना प्रदान करता है। चित्र (ए) इस अध्ययन में प्रस्तावित गैर--संपर्क मोड को दर्शाता है, जहां अल्ट्रासोनिक ट्रांसड्यूसर निरंतर ऊर्जा इनपुट सुनिश्चित करने के लिए नोजल के साथ चलता है; चित्र (बी) पारंपरिक संपर्क मोड को दर्शाता है, जहां अल्ट्रासाउंड सब्सट्रेट के माध्यम से प्रसारित होता है। बड़े आकार के नमूनों (एफ - एच) के ईबीएसडी परिणामों से, यह देखा जा सकता है कि संपर्क विधि (एच) नमूने के ऊपरी हिस्से में विफल हो जाती है, जिसमें दाने स्तंभ संरचनाओं में मोटे हो जाते हैं; जबकि गैर -संपर्क विधि (एफ) संपूर्ण 100 मिमी ऊंचाई पर एक समान बारीक समअक्षीय अनाज बनाए रखती है। इसके अतिरिक्त, आंकड़े (i-k) में यांत्रिक प्रदर्शन डेटा से संकेत मिलता है कि गैर - संपर्क विधि (LU) न केवल ताकत में उल्लेखनीय सुधार करती है, बल्कि बहुत कम डेटा बिखराव भी दिखाती है, जो प्रक्रिया की उच्च विश्वसनीयता को प्रदर्शित करती है।
चित्र 2 दोष नियंत्रण में कम तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड के लाभों पर प्रकाश डालता है। चित्र (a-i) में सिंगल{3}}ट्रैक क्लैडिंग की आकृति विज्ञान से पता चलता है कि जैसे-जैसे अल्ट्रासाउंड की तीव्रता उच्च सीमा तक बढ़ती है, पिघले हुए ट्रैक गंभीर उभार, गड्ढे और यहां तक कि असंतोष (i) प्रदर्शित करते हैं, जो गुहिकायन बुलबुले के हिंसक पतन के कारण होते हैं। इसके विपरीत, कम -तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड (बी-ई) से इलाज किए गए पिघले ट्रैक की सतह चिकनी और निरंतर होती है, जो अल्ट्रासाउंड के बिना स्थिति के बराबर होती है। सीटी स्कैन परिणाम (के-पी) सरंध्रता को और अधिक मापते हैं; उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड से सरंध्रता में वृद्धि होती है, जबकि इस अध्ययन में उपयोग किए गए कम -तीव्रता वाले अल्ट्रासाउंड से सरंध्रता में बमुश्किल वृद्धि होती है, जिससे मुद्रित भागों का उच्च घनत्व सुनिश्चित होता है।
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सारांश
1. बड़े धातु भागों के निर्माण के दौरान पारंपरिक संपर्क उच्च तीव्रता वाले अल्ट्रासोनिक तकनीक {{5}असमान माइक्रोस्ट्रक्चर और आंतरिक दोषों {{6} के दो प्रमुख मुद्दों से प्रभावी ढंग से बचने के लिए, एक गैर-{1}संपर्क कम-तीव्रता वाले अल्ट्रासोनिक---सहायक लेजर एडिटिव विनिर्माण तकनीक को प्रस्तावित और सफलतापूर्वक लागू किया गया;
2. यंत्रवत अनुसंधान के माध्यम से, अल्ट्रासोनिक अनाज शोधन तंत्र के संबंध में अकादमिक क्षेत्र में पारंपरिक एकतरफा समझ को सही किया गया, शुद्ध ध्वनिक स्ट्रीमिंग प्रभाव का प्रदर्शन किया गया, जहां उच्च आवृत्ति दोलन प्रवाह डेंड्राइट थकान फ्रैक्चर को प्रेरित करते हैं, जिससे महत्वपूर्ण अनाज शोधन और समरूपीकरण प्राप्त होता है;
3. यह तकनीक इनकोनेल 718 और 316एल जैसी विभिन्न धातुओं के योगात्मक निर्माण के लिए उच्च प्रदर्शन, अत्यधिक सुसंगत सामान्य समाधान प्रदान करती है;
4. शोध के परिणाम न केवल एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग के क्षेत्र में व्यावहारिक रूप से मूल्यवान हैं, बल्कि वेल्डिंग और क्लैडिंग जैसी पिघले हुए पूल ठोसकरण से जुड़ी अन्य प्रसंस्करण प्रौद्योगिकियों के लिए महत्वपूर्ण सैद्धांतिक आधार और प्रक्रिया मार्गदर्शन भी प्रदान करते हैं।
