अनुसंधान पृष्ठभूमि एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (एएम) तकनीक के तेजी से विकास के साथ, विशेष रूप से लेजर पाउडर बेड फ्यूजन (एलपीबीएफ) तकनीक के व्यापक अनुप्रयोग के साथ, इनकोनेल 718 मिश्र धातु उच्च तापमान, उच्च दबाव और संक्षारक वातावरण के तहत अपने उत्कृष्ट प्रदर्शन के कारण एयरोस्पेस, ऊर्जा और अन्य उच्च अंत विनिर्माण क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण सामग्री बन गई है। हालांकि, लेजर पाउडर बेड फ्यूजन प्रक्रिया के दौरान, मिश्र धातु का थर्मल व्यवहार, पिघल पूल की स्थिरता और अनाज की वृद्धि अंतिम सामग्री गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। इस तरह के प्रसंस्करण के लिए आमतौर पर पारंपरिक गाऊसी लेजर का उपयोग किया जाता है, लेकिन उनके असमान ऊर्जा वितरण के कारण, वे पिघल पूल अस्थिरता और अनियमित अनाज वृद्धि का कारण बनते हैं। अपनी समान ऊर्जा वितरण विशेषताओं के साथ, फ़्लैट{5}}टॉप लेज़र पिघले हुए पूल की स्थिरता और दिशात्मक अनाज वृद्धि पर बेहतर नियंत्रण प्रदान कर सकते हैं। लेजर पाउडर बेड फ्यूजन में फ्लैट टॉप लेजर के अनुप्रयोग पर शोध करने से इन्हेंल 718 मिश्र धातु के प्रदर्शन को अनुकूलित करने और उच्च गुणवत्ता वाले विनिर्माण के लिए सैद्धांतिक आधार और तकनीकी सहायता प्रदान करने की उम्मीद है।
अनुसंधान के तरीके इस अध्ययन में इनकोनेल 718 मिश्र धातु के लेजर पाउडर बेड फ्यूजन के दौरान पिघल पूल व्यवहार और अनाज के विकास पर फ्लैट शीर्ष लेजर के प्रभावों की जांच करने के लिए सिमुलेशन और प्रयोग के संयोजन को नियोजित किया गया। पिघले हुए पूल के तापमान वितरण, पिघले हुए पूल की आकृति विज्ञान और थर्मल ग्रेडिएंट्स पर लेजर पावर और स्कैन गति जैसे मापदंडों के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए एकल -ट्रैक स्कैनिंग सिमुलेशन आयोजित किए गए थे। सिमुलेशन परिणामों के आधार पर, इन्हेंल 718 के पाउडर बेड फ़्यूज़न के लिए उच्च {{5}शक्ति वाले फ्लैट -} शीर्ष लेजर का उपयोग करके आगे प्रयोगात्मक सत्यापन किया गया, पिघल पूल आकृति विज्ञान, अनाज के आकार और सामग्री गुणों का अवलोकन और विश्लेषण किया गया। प्रयोगों के दौरान, अनाज की वृद्धि, सामग्री की कठोरता और तन्य गुणों का व्यापक मूल्यांकन करने के लिए माइक्रोस्ट्रक्चरल अवलोकन, एक्स किरण विवर्तन और यांत्रिक संपत्ति परीक्षण जैसी तकनीकों को नियोजित किया गया था। अध्ययन का महत्व यह अध्ययन महत्वपूर्ण सैद्धांतिक और इंजीनियरिंग मूल्य रखता है। फ्लैट टॉप लेज़रों की शुरूआत पिघले हुए पूल की अस्थिरता और मिश्र धातु प्रसंस्करण के दौरान पारंपरिक गाऊसी लेज़रों के साथ होने वाली अनियमित अनाज वृद्धि जैसे मुद्दों में प्रभावी ढंग से सुधार कर सकती है, जो इनकोनेल 718 के एडिटिव विनिर्माण के लिए एक नया तकनीकी दृष्टिकोण प्रदान करती है। परिणाम व्यापक इंजीनियरिंग अनुप्रयोग संभावनाओं के साथ, विशेष रूप से उच्च तापमान मिश्र धातु सामग्री के प्रसंस्करण में, लेज़र पाउडर बेड फ़्यूज़न प्रक्रियाओं के और अधिक अनुकूलन के लिए महत्वपूर्ण संदर्भ प्रदान करते हैं। इसके अतिरिक्त, यह अध्ययन एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में एडिटिव विनिर्माण प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग को बढ़ावा देते हुए अन्य उच्च प्रदर्शन वाली सामग्रियों के एडिटिव विनिर्माण प्रक्रिया डिजाइन के लिए मार्गदर्शन प्रदान करता है। फ्लैट टॉप और पारंपरिक गाऊसी लेजर के बीच नवाचार तुलना: लेजर पाउडर बेड फ्यूजन में पारंपरिक गाऊसी लेजर के साथ फ्लैट टॉप लेजर के अनुप्रयोग की तुलना करके, पिघल पूल स्थिरता और अनाज विकास नियंत्रण में फ्लैट टॉप लेजर के फायदे सामने आए। एकल ट्रैक सिमुलेशन और प्रयोग का संयोजन: सिमुलेशन और प्रयोगात्मक सत्यापन का एकीकरण पिघल पूल में फ्लैट शीर्ष लेजर की भूमिका को समझने के लिए एक व्यवस्थित विश्लेषणात्मक ढांचा प्रदान करता है। इनकोनेल 718 मिश्र धातु के लिए प्रक्रिया अनुकूलन: इनकोनेल 718 की एडिटिव विनिर्माण प्रक्रिया के लिए अनुकूलन रणनीतियाँ प्रदान करता है, विशेष रूप से सामग्री प्रदर्शन में संभावित सुधार के संदर्भ में, उच्च तापमान वाले मिश्र धातुओं के उच्च- गुणवत्ता वाले उत्पादन को बढ़ावा देता है। पाउडर बेड फ़्यूज़न में फ़्लैट{30}टॉप लेज़र अनुप्रयोगों की खोज: इस अध्ययन ने पहली बार लेज़र पाउडर बेड फ़्यूज़न में फ़्लैट{31}}टॉप लेज़रों के अनुप्रयोग का व्यवस्थित रूप से पता लगाया, जिससे संबंधित प्रौद्योगिकियों में भविष्य के अनुसंधान के लिए नई दिशाएँ प्रदान की गईं।
परिणाम और चर्चा 1. पिघले हुए पूल के व्यवहार पर लेजर शक्ति और स्कैनिंग गति के प्रभाव, सिमुलेशन और प्रयोग दोनों में, पिघले हुए पूल के तापमान वितरण, आकृति विज्ञान और थर्मल ग्रेडिएंट पर विभिन्न लेजर शक्तियों और स्कैनिंग गति के प्रभावों का पता लगाया गया। नतीजे बताते हैं कि उच्च लेजर शक्ति पर, पिघले हुए पूल का तापमान वितरण अधिक समान होता है। फ़्लैट-टॉप लेज़र पिघले हुए पूल में तापमान के उतार-चढ़ाव को प्रभावी ढंग से कम कर सकते हैं। पारंपरिक गॉसियन लेज़रों की तुलना में, फ़्लैट-शीर्ष लेज़र अधिक स्थिर तापीय क्षेत्र वितरण प्रदान करते हैं। स्कैनिंग गति में भिन्नता पिघले हुए पूल की आकृति विज्ञान और शीतलन दर को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। मध्यम स्कैनिंग गति पर, पिघले हुए पूल की सतह चिकनी होती है, और शीतलन प्रक्रिया अपेक्षाकृत समान होती है, जो अधिक स्थिर अनाज संरचना बनाने में मदद करती है। गॉसियन लेज़रों की तुलना में, फ़्लैट - शीर्ष लेज़रों का समान बिजली वितरण प्रभावी रूप से पिघले हुए पूल आकृति विज्ञान में उतार-चढ़ाव को कम करता है और अच्छे संलयन को बढ़ावा देता है, जिससे पिघले हुए पूल के किनारों पर अनियमित वृद्धि कम हो जाती है। यह स्थिरता अनाज के बाद के विकास और सूक्ष्म संरचना की एकरूपता के लिए महत्वपूर्ण है, जो सामग्री के यांत्रिक गुणों और विश्वसनीयता को प्रभावी ढंग से बढ़ाती है। एक समतल शीर्ष लेजर के समान तापीय क्षेत्र के तहत, अनाज की लंबी धुरी लेजर स्कैनिंग दिशा के साथ बढ़ने लगती है, जिससे एक दिशात्मक अनाज संरचना बनती है। यह दिशात्मक वृद्धि सामग्री के यांत्रिक गुणों, विशेष रूप से तन्य शक्ति और थकान प्रतिरोध में काफी सुधार करती है। इसके विपरीत, गॉसियन लेजर का उपयोग पिघले हुए पूल की अस्थिरता के कारण अनाज के विकास में मजबूत यादृच्छिकता को दर्शाता है, जिसके परिणामस्वरूप असमान अनाज वितरण होता है, जो सामग्री के व्यापक यांत्रिक गुणों को और प्रभावित करता है। माइक्रोस्ट्रक्चर विश्लेषण और यांत्रिक परीक्षण के माध्यम से सामग्री गुणों का अनुकूलन, यह पाया गया कि फ्लैट टॉप लेजर के साथ संसाधित इंकोनेल 718 मिश्र धातु कठोरता, तन्य शक्ति और थकान प्रदर्शन में उत्कृष्ट गुण प्रदर्शित करता है: कठोरता परीक्षण से पता चलता है कि नमूनों को संसाधित किया गया है। फ़्लैट-टॉप लेज़रों में उच्च कठोरता होती है, जो बेहतर सामग्री घनत्व और संरचनात्मक अखंडता का संकेत देती है। तन्यता परीक्षण के परिणाम बताते हैं कि फ्लैट {26} शीर्ष लेजर - उपचारित मिश्र धातुओं में उच्च उपज और तन्य शक्ति होती है, और फ्रैक्चर मोड अधिक समान तनाव वितरण को प्रदर्शित करता है, जिससे दरार के प्रसार को रोका जा सकता है। थकान परीक्षणों में, फ्लैट शीर्ष लेजर से उपचारित नमूनों में थकान का लंबा जीवन होता है, जो बेहतर थकान प्रतिरोध का संकेत देता है, जो उन्हें उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त बनाता है, थर्मल व्यवहार और शीतलन प्रक्रिया का प्रभाव शीतलन के दौरान, फ्लैट शीर्ष लेजर से संसाधित नमूने अपेक्षाकृत समान थर्मल ग्रेडिएंट और स्थिर शीतलन दर प्रदर्शित करते हैं, जो पारंपरिक गाऊसी लेजर के साथ होने वाले थर्मल तनाव और अवशिष्ट तनाव से बचते हैं। प्रायोगिक परिणाम बताते हैं कि अधिक समान शीतलन प्रक्रिया सामग्री में आंतरिक तनाव के समान वितरण को बढ़ावा देती है, जिससे अत्यधिक थर्मल तनाव के कारण होने वाली विकृति और दरार को रोका जा सकता है।
6. सिमुलेशन और प्रयोगात्मक परिणामों का संयोजन सिमुलेशन और प्रयोगात्मक परिणामों के बीच उच्च स्थिरता इंगित करती है कि फ्लैट - शीर्ष लेजर में पिघल पूल स्थिरता, अनाज विकास अभिविन्यास और सामग्री गुणों में सुधार करने में महत्वपूर्ण फायदे हैं। सिमुलेशन परिणाम एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करते हैं और फ्लैट शीर्ष लेजर द्वारा पिघल पूल थर्मल व्यवहार और अनाज वृद्धि के प्रभावी नियंत्रण को सत्यापित करते हैं। प्रायोगिक डेटा इस सिद्धांत की और पुष्टि करता है, कठोरता, तन्यता ताकत और थकान परीक्षणों के माध्यम से फ्लैट - शीर्ष लेजर द्वारा भौतिक गुणों में सुधार को मान्य करता है। चर्चा और निष्कर्ष गॉसियन लेज़र की तुलना में, फ़्लैट{7}}टॉप लेज़र मेल्ट पूल स्थिरता और अनाज विकास अभिविन्यास में महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करता है। इसका समान बिजली वितरण प्रभावी ढंग से पिघले हुए पूल की स्थिरता को बढ़ाता है, अनियमित पिघले हुए पूल के आकार में बदलाव को कम करता है, और सामग्री में दिशात्मक अनाज विकास को बढ़ावा देता है। भौतिक गुणों का अनुकूलन: फ़्लैट-टॉप लेज़र न केवल पिघले हुए पूल के व्यवहार में सुधार करता है, बल्कि इन्हेंल 718 मिश्र धातु के यांत्रिक गुणों को भी महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है, जो कठोरता, तन्य शक्ति और थकान प्रतिरोध में उल्लेखनीय लाभ दिखाता है। यह अध्ययन दर्शाता है कि लेजर पाउडर बेड फ्यूजन में फ्लैट टॉप लेजर के अनुप्रयोग से न केवल मेल्ट पूल स्थिरता में सुधार होता है, बल्कि व्यापक अनुप्रयोग संभावनाओं के साथ, विशेष रूप से एयरोस्पेस, ऊर्जा और अन्य क्षेत्रों में उच्च प्रदर्शन सामग्री के निर्माण के लिए एक नया तकनीकी मार्ग भी प्रदान होता है। यह शोध उच्च प्रदर्शन वाली मिश्र धातु सामग्री के योगात्मक निर्माण के लिए नए विचार प्रस्तुत करता है। भविष्य में, प्रक्रिया मापदंडों को और अधिक अनुकूलित किया जा सकता है, और उच्च तापमान वाली मिश्र धातु सामग्री में उपयोग के लिए अधिक लेजर स्रोतों का पता लगाया जा सकता है, जिससे औद्योगिक उत्पादन में एडिटिव विनिर्माण प्रौद्योगिकी के व्यापक अनुप्रयोग को बढ़ावा मिलेगा।
