在现场观察超声波振动辅助定向能量沉积中池演变的现场观察
Salma A El-Azab1, Cheng Zhang1, Sen Jiang1
1Department of Materials Science and Engineering, University of California, 716 Engineering Tower, Irvine, CA, 92697, USA.
Scientific reports
|October 17, 2023
概括
超声波振动辅助定向能量沉积 (UV-A DED) 显著降低了多孔性,并改进了316L不钢的粒度结构. 然而,由于声学减弱效应,这些好处随着建筑尺寸的增加而减少.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 制造过程 制造过程 制造过程
背景情况:
- 增材制造 (AM) 通常会导致诸如毛孔之类的缺陷,影响工程部件性能.
- 超声波振动辅助定向能量沉积 (UV-A DED) 在缓解这些缺陷和增强材料性能方面显示出有前途.
- 超声波振动 (UV) 对DED化池动态的确切影响仍然不完全理解.
研究的目的:
- 研究超声波振动 (UV) 在316L不钢的定向能量沉积 (DED) 过程中影响融化池行为的现场机制.
- 通过使用先进的成像技术,量化地将紫外线应用与融化池的演变联系起来.
- 阐明紫外线对微观结构特征和孔隙减少的影响.
主要方法:
- 在316L不钢单轨和散装件的DED过程中,在现场应用超声波振动 (UV).
- 使用高速视频和热成像来捕捉实时融化池动态.
- 将广泛的成像数据与详细的微观结构特征结合起来.
主要成果:
- 紫外线的应用导致了池峰值温度和尺寸的增加.
- 观察到注射粉末颗粒的可湿性改善和颗粒停留时间缩短.
- 在基板附近,可显著减少毛孔性 (92%) 和树突臂间距 (54%).
- 紫外线的积极影响随着建筑高度和尺寸的增加而减少,这是由于声衰减造成的.
结论:
- 紫外线通过声学空洞化,超声波吸收和声学流动影响了DED融化池的动态.
- 在现场成像为UV辅助的DED过程提供了宝贵的见解.
- 建筑几何局限性,特别是声衰减,限制了UV-A DED对较大的组件的有效性.
