Микроскопические дефекты, которые возникают при лазерном производстве металлических деталей, могут привести к большим проблемам, если их не обнаружить, а процесс исправления этих недостатков может увеличить время и стоимость высокотехнологичного производства. Но новое исследование причин этих недостатков может привести к их исправлению.
Исследователи из Миссури S&T, Аргоннской национальной лаборатории и Университета Юты создали высокоскоростные рентгеновские «фильмы» о производственном феномене, известном как лазерное распыление. Лазерное разбрызгивание относится к выбросу расплавленного металла из ванны, нагретой мощным лазером во время лазерных производственных процессов, таких как лазерная сварка и лазерно-аддитивное производство. Эти технологии лазерного производства используются для изготовления деталей для использования в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, автомобильную, здравоохранение и строительство.
Используя рентгеновское изображение, исследователи зафиксировали разбрызгивание титанового сплава, известного как Ti-6Al-4V, во время производства. Их микроскопические фильмы показывают «новый механизм лазерного распыления - объемный взрыв язычкового выступа», который образуется в одной области металла, говорят исследователи в своей статье под названием «Массовый взрыв вызвал разбрызгивание металла во время лазерной обработки».
] «Недавно обнаруженный механизм будет направлять разработку подходов к уменьшению образования дефектов в сварных швах и деталях, изготовленных аддитивным способом», - говорит доктор Ляньи Чен, доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники в Missouri S&T и один из авторов статьи.
Чен сотрудничал с командой доктора Тао Сун в Аргоннской национальной лаборатории и командой доктора Венды Тан из Университета Юты в проведении исследования. Группа создала изображения с помощью высокоэнергетического синхротронного рентгеновского излучения в Аргоннской национальной лаборатории наряду с анализом изображений и численным моделированием. Исследователи аргоннского центра используют методы рассеяния рентгеновских лучей для изучения материалов.
«Высокая проникающая способность жесткого рентгеновского излучения и высокое разрешение метода визуализации позволяют нам впервые в истории связать поведение разбрызгивания над поверхностью с динамикой под поверхностью и внутри образца титана», - говорит Чен.
