01
Pengenalan Kertas
Pemendapan Tenaga Terarah (DED)-juga dikenali sebagai pelapisan laser-merupakan teknik pembuatan bahan tambahan yang menggunakan-laser berkuasa tinggi digabungkan dengan sistem penyuapan serbuk sepaksi untuk mengarang komponen logam lapisan demi lapisan. Tidak seperti proses penuangan dan pemesinan tradisional, sifat mekanikal lapisan yang didepositkan dalam DED boleh berbeza-beza dengan ketara disebabkan turun naik berterusan parameter pemprosesan-seperti ketinggian lapisan, kelajuan pengimbasan dan kuasa laser-semasa proses pembuatan. Walaupun terdapat banyak kemajuan yang dicapai dalam teknologi DED, penyelidikan tentang penilaian *in-}situ* sifat mekanikal-seperti modulus Young dan nisbah Poisson-semasa pemprosesan masih terhad; ini menjadikan pemantauan *in{10}}situ* dan jaminan kualiti amat kritikal.
02
**Gambaran Keseluruhan Kajian**
Kajian ini membangunkan teknik bukan-in situ,-untuk menilai sifat mekanikal bahan yang diproses melalui kaedah Pemendapan Tenaga Terarah (DED). Teknik inovatif ini menyepadukan ultrasonik laser femtosaat dengan penggilap laser untuk membolehkan penilaian tanpa-sentuhan dan tidak-memusnahkan modulus Young dan nisbah Poisson sepenuhnya. Dengan menggunakan laser femtosecond-gelombang ultrasonik yang dijana dalam julat frekuensi GHz hingga THz, sistem mencapai sub-peleraian spatial mikron, dengan itu memudahkan-kualiti tinggi, lapisan-oleh-penilaian lapisan. Untuk menangani cabaran mengesan isyarat ultrasonik di tengah-tengah kekasaran permukaan yang wujud pada lapisan termendap, pasukan penyelidik menggunakan-penggilap laser situ-dan bukannya penggilap mekanikal tradisional-yang meningkatkan kebolehkesanan gelombang ultrasonik dengan ketara. Ujian yang dijalankan di bawah pelbagai keadaan pemprosesan DED menunjukkan bahawa sifat mekanikal yang dinilai oleh teknik ini menunjukkan tahap ketekalan yang tinggi dengan keputusan yang diperoleh daripada ujian tegangan bebas yang dilakukan selepas proses fabrikasi selesai.
03
**Analisis Bergambar**
Rajah 1 membentangkan gambaran keseluruhan skema aliran kerja keseluruhan untuk-teknik penilaian sifat mekanikal in situ dalam proses DED. Ia menggambarkan dengan jelas prosedur teras-bermula daripada substrat-yang secara berurutan melengkapkan anggaran modulus Young dan nisbah Poisson lapisan terdeposit melalui empat langkah yang berbeza: Langkah 1 menggunakan laser DED untuk melaksanakan proses DED, menggabungkan dan mendepositkan serbuk logam untuk membentuk kira-kira lapisan DED 10μ dengan ketebalan permukaan dan 10 μ yang kasar; Langkah 2 semula-tujuan laser penggilap (yang mungkin peranti yang sama dengan laser DED) untuk melakukan penggilap laser; melalui pencairan semula, proses ini menghasilkan lapisan cair semula yang licin pada permukaan bahan termendap, mengurangkan kekasaran min aritmetik kepada kira-kira 0.3 μm; Langkah 3 menggunakan laser femtosaat untuk merangsang dan mengukur gelombang ultrasonik dalam julat frekuensi GHz–THz dalam kawasan pejal selepas penggilapan; Langkah 4 menganggarkan modulus Young dan nisbah Poisson berdasarkan isyarat ultrasonik yang diukur, bersama-sama dengan{12}}hubungan terikan. Rajah juga menampilkan anotasi sepadan yang menyerlahkan peralatan laser utama dan perubahan morfologi permukaan yang dikaitkan dengan setiap langkah, dengan itu memberikan demonstrasi visual ciri-ciri bukan-sentuhan dan tidak-memusnahkan sepenuhnya teknik merentas keseluruhan aliran kerja "pemendapan–penggilapan–pengesanan–anggaran"nya.
Rajah 2 membentangkan analisis perbandingan komprehensif yang menyiasat kesan penggilap laser pada kekasaran permukaan lapisan logam DED. Merangkumi tiga subfigura-(a), (b) dan (c)-analisis dijalankan merentas tiga dimensi: parameter kuantitatif, morfologi makroskopik dan topografi mikroskopik, dengan tumpuan utama pada set parameter pengilat optimum yang dikenal pasti untuk spesimen I-11. Subrajah (a) memaparkan jadual kuantitatif nilai kekasaran permukaan yang sepadan dengan 16 kombinasi parameter penggilap yang berbeza, menjangkau kuasa penggilap 200–350 W dan kelajuan penggilapan 13–21 mm/s. Jadual ini menganotasi nilai Ra sebenar yang diukur selepas menggilap 16 trek-lapisan tunggal pada spesimen I, dengan jelas mengenal pasti gabungan 300 W + 18 mm/s sebagai set parameter optimum (I-11, Ra=0.31 μm); selain itu, ia menyerlahkan isu yang berkaitan dengan julat parameter lain-khususnya, nilai kekasaran yang lebih tinggi hasil daripada-kuasa rendah,-kombinasi kelajuan tinggi dan kecenderungan untuk gabungan-kuasa tinggi,{31}}rendah untuk mendorong gelombang permukaan akibat penyejatan serbuk. Subrajah (b) mempersembahkan perbandingan makroskopik dekat spesimen I-11 sebelum dan selepas menggilap dengan parameter optimum, secara visual menunjukkan peningkatan ketara dalam kerataan permukaan dan keseragaman berikutan proses penggilapan. Subfigura (c) memberikan pandangan perbandingan imej mikroskop optik (pada skala konsisten 40 μm) menunjukkan spesimen I-11 selepas penggilap optimum (kiri) berbanding keadaan tidak digilap (kanan); permukaan yang tidak digilap dicirikan oleh banyaknya zarah serbuk yang tidak bercantum, ketidaksamaan yang ketara, dan penampilan yang lebih gelap akibat daripada penyebaran cahaya, manakala permukaan yang digilap hampir bebas daripada serbuk tidak bercantum, kelihatan rata dan licin, dan mempamerkan pantulan cahaya yang seragam. Akhirnya, set parameter optimum ini mengurangkan kekasaran permukaan daripada nilai awal 4.2 μm kepada 0.31 μm-kadar peningkatan sebanyak 93%. Melalui perbandingan tiga pihak yang merangkumi data kuantitatif, morfologi makroskopik dan topografi mikroskopik, angka tersebut secara berkesan mengesahkan keberkesanan penggilap laser dalam mengurangkan kekasaran permukaan lapisan logam DED sambil pada masa yang sama mewujudkan parameter proses optimum untuk penggilap laser.
