رفتن به نوشته‌ها

محققان کرنش باقیمانده را در زمان واقعی ارزیابی می کنند



از طریق ما با همه چیزهایی که در دنیای شگفت انگیز AM اتفاق می افتد به روز باشید لینکدین انجمن.

محققان در حال بهینه سازی طرح های صنعتی برای تولید قطعات کارآمدتر با استفاده از ساخت افزودنی هستند. مواد ساخته شده با استفاده از روش های AM که از لیزر استفاده می کنند، می توانند دارای کرنش باقیمانده ناشی از گرم شدن و خنک شدن سریع در طول چاپ باشند. عملیات حرارتی یا بازپخت قطعات پس از چاپ باعث کاهش فشار می شود. اما گرمای بیش از حد می تواند باعث تغییرات ساختاری ناخواسته شود.

محققان در جنرال الکتریک (GE) برای درک بهتر این که کرنش باقیمانده کجا شکل می‌گیرد و در چه دماهایی باید بازپخت برای کاهش کرنش انجام شود تا طراحی اجزا و زمان و دمای آنیلینگ بهینه شود. دانشمندان از تحقیقات جهانی جنرال الکتریک، دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، و منبع نوترون اسپالاسیون، یک مرکز کاربر دفتر علوم دپارتمان انرژی (DOE) در آزمایشگاه ملی اوک ریج (ORNL)، آزمایشات نوترونی و مدل سازی محاسباتی را برای درک فرآیند AM و بازپخت انجام داد.

آنها از پراش نوترون برای تعیین محل کرنش باقیمانده در نمونه های یک آلیاژ فلزی معمولی، Inconel 625 استفاده کردند. محققان آزمایش های اولیه کالیبراسیون نوترون را در خط پرتو NOBORU در مجتمع تحقیقاتی شتاب دهنده پروتون ژاپن (J-PARC) انجام دادند. سپس تصویربرداری نوترونی آنها را قادر ساخت تا نمونه‌ها را در داخل یک کوره با دمای بالا، در زمان واقعی، در طول بازپخت مشاهده کنند. نوترون‌ها به راحتی به دیواره‌های کوره نفوذ کردند و اجازه دادند تا در طول بازپخت، آرامش کرنش را در کل قسمت ترسیم کند.

محققان استرس اندازه گیری شده را با شبیه سازی های کامپیوتری مقایسه کردند. آنها شبیه‌سازی‌هایی از فرآیند AM برای پیش‌بینی توزیع تنش پسماند در نمونه‌ها به عنوان تابعی از پارامترهای فرآیند انجام دادند. مقایسه نتایج شبیه‌سازی با اندازه‌گیری‌های آزمایشی دمای اتاق، توافق خوبی را نشان داد زمانی که داده‌های شبیه‌سازی بر حجم قطعه به‌طور میانگین می‌شوند، که سودمندی آزمایش‌ها را برای اعتبارسنجی نتایج شبیه‌سازی تأیید می‌کند.

مدل جدید می‌تواند به‌طور دقیق‌تری پیش‌بینی کند که آیا تغییر جزئی در طراحی یک قطعه با به حداقل رساندن تشکیل کرنش‌های باقی‌مانده در طول تولید، آن را قوی‌تر می‌کند یا خیر. مدل جدید همچنین می تواند نشان دهد که آیا تغییر قطر پرتو لیزر AM یا سرعت حرکت آن، کیفیت تولید را بهبود می بخشد یا خیر.

نتایج به GE کمک می کند تا مدل های کامپیوتری خود را اعتبار سنجی کند و طراحی اجزا را برای کاهش تشکیل کرنش باقیمانده در طول تولید افزودنی تنظیم کند. این داده‌ها همچنین GE را قادر می‌سازد تا محصولات خود را بازپخت و آرامش کرنش را بدون ایجاد مشکلات ساختاری نامطلوب بهینه کند.

این تحقیق توسط دفتر علوم DOE، مرکز تحقیقات جهانی جنرال الکتریک، دانشگاه کالیفرنیا در برکلی و آژانس انرژی اتمی ژاپن پشتیبانی شده است. پراکندگی نوترون در منبع نوترون Spallation، یک مرکز کاربر دفتر علوم DOE که توسط ORNL اداره می‌شود و در ابزار NOBORU (J-PARC) منبع نوترونی Spallation ژاپنی انجام شد. کار بر روی توسعه تصویربرداری با وضوح انرژی و آشکارساز MCP/Timepix در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی تا حدی از طریق کمک های مالی تحقیقاتی DOE تامین شد.



منبع

منتشر شده در اخبار پرینتر و چاپ سه بعدی