Táthú Léasair – Tionchar na bParaiméadair Luasctha ar Tháthú Léasair Cóimhiotail Alúmanaim i Mód Fáinne Inchoigeartaithe (ARM)

Táthú Léasair – Tionchar na bParaiméadair Luasctha ar Tháthú Léasair Cóimhiotail Alúmanaim i Mód Fáinne Inchoigeartaithe (ARM)

1. Achoimre

Déanann an staidéar seo imscrúdú ar éifeachtaí aimplitiúid agus minicíocht luascadh ar cháilíocht an dromchla, ar mhacrastruchtúir agus ar mhicreastrúchtúir, agus ar thréscaoilteacht mhodh fáinne inchoigeartaithe (ARM).táthaithe luaineach léasairPlátaí cóimhiotal alúmanaim A5083. Léiríonn na torthaí go bhfeabhsaítear cáilíocht dhromchla an táthú de réir mar a mhéadaíonn aimplitiúid agus minicíocht an luaineachta. De réir mar a mhéadaíonn an aimplitiúid, athraíonn trasghearradh an táthú ó chruth “goblaid” go cruth “corráin”. Léiríonn anailís mhicreastruchtúrach nach laghdaíonn méid gráin an táthú de réir mar a mhéadaíonn aimplitiúid agus minicíocht an luaineachta mar gheall ar an iomaíocht idir an éifeacht corraithe agus laghdú an ráta fuaraithe. Laghdaíonn porosity an táthú de réir mar a mhéadaíonn paraiméadair an luaineachta, ag sroicheadh ​​porosity deiridh de 0.22% nuair a bhíonn an aimplitiúid 2 mm. Deimhníonn tomagrafaíocht X-gha tríthoiseach tionchar an luaineachta ar dháileadh na bpoll tuilleadh: bíonn claonadh ag poll móra comhiomlánú taobh thiar den linn leáite, agus taispeánann poll beaga siméadracht níos fearr. Soláthraíonn an taighde seo léargais luachmhara chun paraiméadair luaineachta a bharrfheabhsú chun táthú léasair ardchaighdeáin a bhaint amach in iarratais cóimhiotal alúmanaim A5083.

2 Cúlra an Tionscail

Tá buntáistí ag baint le cóimhiotail alúmanaim, mar shampla meáchan éadrom, neart sonrach ard, agus friotaíocht mhaith creimeadh, agus úsáidtear go forleathan iad i dtionscail na ngluaisteán, iarnród ardluais, aeraspáis agus tionscail eile. Tá buntáistí ag baint le táthú léasair, mar shampla éifeachtúlacht ard, crios beag teasa, agus dífhoirmiú beag táthúcháin. Dá bhrí sin,Is modh táthúcháin eacnamaíoch é táthú léasair atá oiriúnach do phlátaí tiubha, rud a fhéadann líon na bpasanna táthúcháin a laghdú go mór. Is locht suntasach é an tréscaoilteacht i dtáthú léasair cóimhiotail alúmanaim, rud a théann i bhfeidhm go mór ar airíonna meicniúla na n-alt táthaithe. Dá bhrí sin, rinneadh staidéir fhairsinge chun foirmiú tréscaoilteachta a laghdú agus a dhíchur, lena n-áirítear gás sciath a bharrfheabhsú, teicneolaíocht dé-bhíoma a chur i bhfeidhm, córais chumhachta léasair mhodhnaithe a úsáid, agus modhanna bhíoma luaineacha a ghlacadh. Seasann teicneolaíocht táthúcháin luaineach léasair amach as a cumas buntáistí táthúcháin léasair a chomhcheangal lena tréithe féin. Ní hamháin gur féidir le táthú luaineach léasair tréscaoilteacht a laghdú ach micreastruchtúr an táthúcháin a fheabhsú agus cáilíocht an táthúcháin a fheabhsú. Dhírigh líon mór staidéar go príomha ar ghnéithe éagsúla de tháthú luaineach léasair, lena n-áirítear laghdú tréscaoilteachta, barrfheabhsú dáileadh fuinnimh, scagadh struchtúr gráin, agus tréithriú sreabhadh leá sa linn leáite. Tá ról ríthábhachtach ag dáileadh fuinnimh léasair i ndáileadh teochta agus doimhneacht treá táthúcháin léasair. Ag aimplitiúid luaineach áirithe, le méadú ar mhinicíocht scanadh, aistríonn an próiseas táthúcháin ó tháthú treá domhain go táthú éagobhsaí, agus ar deireadh go táthú seoltachta teasa. Léiríonn na torthaí gur féidir le méadú ar aimplitiúid agus minicíocht scanadh an tréscaoilteacht a laghdú, ach freisin doimhneacht treá an táthú a laghdú go suntasach, rud a laghdaíonn airíonna meicniúla an táthú. Le blianta beaga anuas, forbraíodh léasar mód fáinne inchoigeartaithe (ARM), a roinneann fuinneamh an léasair ina chroílár le dlús ard fuinnimh agus fáinne le dlús íseal fuinnimh, agus é mar aidhm aige an poll eochrach a chobhsú agus cáilíocht an táthú a fheabhsú. D'úsáid taighdeoirí táthú luascadh léasair ARM chun cóimhiotail alúmanaim ard-neart 6xxx a tháthú faoi chóimheasa cumhachta croí/fáinne agus leithead luascadh éagsúla. Léiríonn na torthaí turgnamhacha gurb é an príomhfhachtóir a théann i bhfeidhm ar gheoiméadracht an táthú ná an leithead luascadh, seachas an cóimheas cumhachta croí-fáinne. Mar sin féin, níor staidéaraíodh an dáileadh póir agus a mheicníocht chosc faoi fhorshuíomh léasair luascadh agus ARM. Sa pháipéar seo, glactar le teicneolaíocht nua táthú luascadh léasair ARM chun tréscaoilteacht an táthú a laghdú, doimhneacht treá níos airde agus cáilíocht táthú níos fearr a fháil. Déantar staidéar cuimsitheach ar dháileadh fuinnimh léasair, iompar dinimiciúil linnte leáite, agus micreastruchtúr faoi mhinicíochtaí agus aimplitiúidí luascadh éagsúla.

3. Cuspóirí agus Nósanna Imeachta Turgnamhacha

Baineadh úsáid as teicneolaíocht táthúcháin luascach léasair chiorclaigh chun cóimhiotail alúmanaim a tháthú. Ba é cóimhiotal alúmanaim 5083-O an t-ábhar bonn (BM) le toisí 300mm × 100mm × 5mm (fad × leithead × tiús), agus taispeántar a chomhdhéanamh ceimiceach sa tábla. Roimh an táthú, snastaíodh na samplaí chun an scannán ocsaíde dromchla a bhaint, agus ansin glanadh iad le haicéatón i ndabhach ultrasonaic ar feadh 15 nóiméad chun ola dromchla a bhaint.córas táthú léasairIs éard atá ann den chuid is mó róbat Kuka, léasar diosca TruDisk 8001, agus scanóir galbhánaiméadair 3T PFO. Baineadh úsáid as an léasar diosca TruDisk 8001 mar fhoinse léasair mód fáinne inchoigeartaithe, le cóimheas croí/snáithín fáinne de 100/400 μm agus uaschumhacht aschuir de 8 kW (tonnfhad 1030 nm, paraiméadar cáilíochta bhíoma de 4.0 mm·rad). Tá an bhíoma léasair comhdhéanta de chuid croí agus cuid fáinne, áit a ngineann an léasar sa chuid lárnach croí poll eochrach (60% den fhuinneamh léasair), agus cinntíonn an léasar sa chuid fáinne dáileadh teochta maith (40% den fhuinneamh léasair), mar a thaispeántar i bhFíor (b). Is iad 138 mm agus 450 mm faid fócasacha an choilméadóra agus an lionsa fócais, faoi seach. Le linn an phróisis táthúcháin, úsáideadh ceamara ardluais Phantom V1840 agus foinse solais ardmhinicíochta Cavilux chun monatóireacht a dhéanamh ar an bpróiseas táthúcháin i bhfíor-am, le luas lámhaigh de 5000 fps agus am nochta de 1 μs. Sa staidéar seo, sainmhínítear an trajectory luaineach bhíoma ciorclaigh, cosán gluaiseachta léasair, agus luas meandarach mar a thaispeántar sa fhigiúr.

4 Torthaí agus Plé

4.1 Saintréithe Morfeolaíochta Táthúcháin Taispeántar moirfeolaíochtaí dhromchla an táthúcháin faoi mhodhanna éagsúla luaineachta léasair sa fhigiúr. Léiríonn na torthaí go bhfuil dromchla an táthúcháin i gcás táthúcháin dhírigh thraidisiúnta garbh (garbhacht 78.01 μm), le droch-leanúnachas i gcreathadh an táthúcháin agus scaipeadh táthúcháin neamhleor. Breathnaíodh foirmiú táthúcháin neamhleor, splancscáileán tromchúiseach, agus gearradh faoi thalamh freisin. Le méadú ar aimplitiúid agus minicíocht an luaineachta, cuireann dromchla an táthúcháin scálaí éisc dlútha agus aonfhoirmeacha i láthair. Is é 80.71 μm, 49.63 μm, agus 31.12 μm, faoi seach, garbhacht dromchla táthúcháin le haimplitiúidí luaineachta de 0.5 mm, 1 mm, agus 2 mm. Níl aon neamhrialtachtaí ná forleaganacha ann de bharr splancscáileáin. Léiríonn na torthaí go mbíonn sreabhadh linn leáite níos rialta, éifeacht corraithe níos láidre an bhíoma léasair, agus dromchla táthúcháin níos idéalach mar thoradh ar mhinicíocht luaineachta níos airde. Go bunúsach, tá cruth an táthúcháin léasair bainteach go cúiseach le gluaiseacht an bhíoma léasair. Le linn táthú, athraíonn athruithe in aimplitiúid agus minicíocht an luaineachta luas an táthú, rud a théann i bhfeidhm ar an dlús fuinnimh líneach agus ar ionchur teasa iomlán an léasair. Tá cruth “goblaid” ar mhoirfeolaíocht thrasghearrthach an táthú, atá comhdhéanta de dhá chuid: is é an chuid íochtarach an “gas”, agus is é an chuid uachtarach an “babhla”. Sainmhínítear an doimhneacht treá agus an “gas” mar H1 agus H2, faoi seach, agus sainmhínítear leithead an táthú (“babhla”) agus an “gas” mar W1 agus W2, faoi seach. Méadaíonn leithead an táthú W1 agus W2 go sioncrónach le méadú aimplitiúid an luaineachta, agus athraíonn moirfeolaíocht an táthú de réir a chéile ó chruth “goblaid” go cruth “corráin”. Feictear an dlús fuinnimh léasair uasta ag forluí an trajectory. Agus Fíoracha (b, d) agus (c, e) á gcomparáid, is féidir a fheiceáil go méadóidh méadú na minicíochta scanadh an limistéar forluí trajectory feadh an chosáin scanadh, rud a fhágfaidh go mbeidh dáileadh fuinnimh an léasair níos aonfhoirmí. Mar sin féin, mar thoradh ar laghdú an dlúis fuinnimh uasta beidh laghdú ar dhoimhneacht an táthú.

4.2 Iompar Linn Leáite Chun tionchar an chosáin scanadh ar iompar na linne leáite a shoiléiriú, úsáideadh córas ceamara ardluais chun próiseas éabhlóideach na linne leáite agus an phoill eochrach a bhreathnú. Taispeánann Fíor (a) próiseas éabhlóideach na linne leáite faoi chonair dhíreach. Is léaráidí éabhlóideach den linn leáite iad Fíoracha (bf) faoi pharaiméadair luaineacha éagsúla. Le méadú ar mhinicíocht agus aimplitiúid an luaineachta, éiríonn cúl na linne leáite níos cruinne mar gheall ar leathnú leithead na linne leáite. De réir mar a mhéadaíonn fad na linne leáite, laghdaíonn an luaineacht dromchla de bharr brúchtadh an phoill eochrach le linn iomadú ar gcúl. Dá bhrí sin, soladaíonn an miotal leachtach leáite go réidh agus go rialta ag foirceann cúil na linne leáite, ag cruthú scálaí éisc táthúcháin aonfhoirmeacha agus dlútha. Taispeánann an figiúr an t-athrú ar achar oscailte an phoill eochrach le linn táthú léasair, atá díorthaithe ó na híomhánna grianghrafadóireachta ardluais den linn leáite. Mar a thaispeántar i bhFíor (a), le linn táthú díreach, taispeánann méid oscailte an phoill eochrach luaineachtaí soiléire. Breathnaíodh roinnt cásanna de dhúnadh poill eochrach (0 mm²), le meánachar oscailte an phoill eochrach de 0.47 mm². Is féidir le méadú ar aimplitiúid an luaineachta luaineachtaí a laghdú agus cobhsaíocht a fheabhsú freisin. Tá sé seo amhlaidh toisc go ndáiltear cion níos mó fuinnimh ar an dá thaobh i dtáthú luaineach. Dá bhrí sin, leathnaíonn an t-asraon ar an bpoll eochrach, agus méadaíonn aimplitiúid an luaineachta, rud a mhéadaíonn an limistéar oscailte. Leathnaíonn méadú ar aimplitiúid raon corraithe an bhíoma léasair, rud a fhágann go leathnaítear ga ghluaiseacht thréimhsiúil an phoill eochrach. Mar gheall ar shlaodacht an mhiotail leáite agus an brú hidridinimiciúil atá ag gníomhú in aice le balla an phoill eochrach, tarlaíonn gluaiseacht srutha cuaráin sa linn leáite táthúcháin in aice le hoscailt an phoill eochrach. Feabhsaíonn leathnú limistéar oscailte an phoill eochrach a chobhsaíocht, seachnaíonn sé foirmiú boilgeoga, agus dá bhrí sin cuireann sé cosc ​​​​suntasach ar thréscaoilteacht.

4.3 Micreastruchtúr Taispeánann an figiúr moirfeolaíocht EBSD thrasghearradh an táthú faoi mhinicíochtaí agus aimplitiúidí luaineacha éagsúla. In aice le líne chomhleá an táthú léasair, fásann gráinní deindríte colúnacha i dtreo lár an táthú. Mar a thaispeántar i bhFíor (a), idir réigiúin an “bhabhla” agus an “ghais”, is féidir difríochtaí soiléire a fheiceáil i ndáileadh gráinní colúnacha. Tá gráinní colúnacha dáilte i gcruth U feadh bhalla an “bhabhla”, agus sa réigiún “ghais”, tá gráinní colúnacha dáilte i gcruth U feadh na líne comhleá. Le linn sholadú an táthú, feidhmíonn na gráinní atá soladaithe go páirteach sa chrios comhleá mar shuíomhanna núicléasúcháin don tosaigh sholadúcháin agus fásann siad go hingearach le teorainn an linn leáite feadh treo an uasghrádáin teochta. Tarlaíonn an feiniméan seo toisc go mbíonn róthéamh taobh istigh den linn táthú mar thoradh ar dlús ardchumhachta an léasair. Déanann an grádán teirmeach níos airde G agus an ráta fáis measartha R G/R níos mó ná an tairseach le haghaidh claochlú micreastruchtúir, rud a fhágann go bhfoirmítear gráinní colúnacha. Laghdaíonn an grádán teochta G ag lár an táthú, rud a fhágann go dtiteann an cóimheas G/R de réir a chéile faoi bhun na tairsí claochlaithe micreastruchtúir, ag aistriú go gráinní comhaiseacha. Tá gráinní comhaiseacha suite i gcodanna lárnacha an "bhabhla" agus an "ghais" araon. Ós rud é go bhfuil "gas" an táthú caol agus gar don ábhar bonn, soladaíonn sé go hiomlán roimh réigiún an "bhabhla" le linn fuaraithe. Feidhmíonn an chuid "gas" sholadaithe mar shuíomh núicléúcháin ag bun an "bhabhla", rud a chuireann fás suas na ngrán colúnach chun cinn. Taispeánann an figiúr na próisis táthúcháin dhírílíne agus luaineacha. Taispeántar go méadóidh an t-athrú leanúnach ar shuíomh an bhíoma léasair i dtáthú luaineach léasair fad an linn leáite idirmheánaigh, ag athleá an mhiotail atá soladaithe cheana féin, rud a fhágann laghdú ar an ráta fáis gráin r. Is féidir leis seo laghdú a dhéanamh ar G/R sa chrios gráin chomhaiseach íochtarach.

4.4 Dáileadh Poill Baineadh úsáid as tomagrafaíocht X-gha tríthoiseach chun iniúchadh cuimsitheach a dhéanamh ar an táthú, agus dáileadh tríthoiseach na bpoll sa táthú á fháil, mar a thaispeántar sa fhigiúr. Ríomhtar an phoill mar thoirt iomlán na bpoll roinnte ar thoirt iomlán an táthú. Trí mhoirfeolaíocht agus dáileadh na bpoll i dtáthanna luaineacha léasair líne dhírí agus i dtáthanna luaineacha léasair ciorclacha a chur i gcomparáid, fuarthas amach go bhfuil níos mó poll mór-toirte i dtáthanna luaineacha léasair líne dhírí, le poill de 2.49%, atá i bhfad níos airde ná poill chiorclacha.táthúcháin luaineacha léasairTrí Fíoracha (b, c) agus (d, e) a chur i gcomparáid, is léir go gcabhraíonn méadú ar mhinicíocht an luaineachta le foirmiú póir a chosc. Agus Fíoracha (b, d) agus (c, e) á gcur i gcomparáid, is léir go bhfuil ról suntasach ag méadú ar aimplitiúid an luaineachta i gcosc foirmiú póir freisin. Nuair a mhéadaítear aimplitiúid an luaineachta tuilleadh go 2 mm (Fíor (f)), laghdaítear an porosity tuilleadh go 0.22%, agus ní fhágann sé ach póir bheaga agus beaga. Léiríonn an figiúr dáileadh achar na bpóir ag achair éagsúla ón lárlíne táthúcháin, rud a léiríonn an porosity bunaithe ar mhéid achar na bpóir. I gcás táthú líne dírí, tá an t-achar póir dáilte go siméadrach feadh lárlíne an táthúcháin, agus laghdaíonn sé de réir a chéile de réir mar a mhéadaíonn an t-achar ón lárlíne táthúcháin. Léiríonn na torthaí go bhfuil póir de bharr poll eochrach comhchruinnithe den chuid is mó taobh thiar de linn leáite ag lárlíne an táthúcháin. I gcás táthú luaineach léasair, bíonn siméadracht an dáilte póir níos laige. Taispeánann an figiúr achar na bpoll ag achair éagsúla ón dromchla táthúcháin, áit a seasann an líne dhearg don teorainn idir réigiúin an “bhabhla” agus an “ghais”. I gcás na bpoll mór ceannasach (Fíoracha (ac)), is ionann achar na bpoll os cionn na teorann agus níos mó ná 85%. Tá sé seo amhlaidh toisc go bhfuil an t-aistriú imlíne ag an teorainn fhada itudinal níos dóichí boilgeoga a ghabháil sa linn táthúcháin, agus bíonn claonadh ag na boilgeoga gafa imirce suas faoi thionchar na snámhachta. I gcás na bpoll beag ceannasach (Fíoracha (df)), bíonn na poll comhchruinnithe sa limistéar laistigh de 0.5 mm faoi bhun na líne teorann. D’fhéadfadh an t-am fuaraithe gearr agus an díláithriú beag suas a bheith ina gcúis leis an bhfeiniméan seo.

5 Conclúidí

(1) Bíonn éifeachtaí soiléire ag modhanna luaineachta léasair éagsúla ar dhromchla an táthú. Is féidir le haimplitiúid agus minicíocht níos airde feabhas a chur ar cháilíocht an dromchla, ach féadfaidh paraiméadair luaineachta thar a bheith mór garbhúlacht a mhéadú agus lochtanna cóncáibheacha a chur faoi deara.

(2) Is iad paraiméadair luaineachta léasair a chinneann cruth an táthú den chuid is mó, a mbíonn tionchar acu ar luas an táthú, ar dháileadh fuinnimh, agus ar ionchur teasa iomlán. De réir mar a mhéadaíonn aimplitiúid an luaineachta, athraíonn moirfeolaíocht an táthú ó “choirp” go “corrán”, agus laghdaíonn an cóimheas gné.

(3) De réir mar a mhéadaíonn aimplitiúid agus minicíocht an luaineachta, éiríonn an linn leáite níos leithne agus bíonn an chuid chúl cruinn. Méadaíonn éifeacht an luaineachta fad an linn leáite, rud atá tairbheach maidir le héalú boilgeog agus soladú aonfhoirmeach. Le linn táthú líne dírí, luainíonn achar oscailte an phoill eochrach; go coibhneasta, is féidir an luaineacht seo a laghdú, rud a fheabhsaíonn cobhsaíocht an táthú.

(4) Laghdaíonn méadú ar aimplitiúid agus minicíocht an luaineachta an grádán teirmeach agus an ráta fáis araon, rud atá tairbheach chun gráin mhóra a fhoirmiú. Mar sin féin, tá éifeacht corraithe an léasair fabhrach chun méid na ngrán a scagadh agus neart uigeachta a fheabhsú. Faoi pharaiméadair léasair éagsúla, fanann cruas an táthú réasúnta cobhsaí, beagán níos ísle ná cruas an ábhair bhunúsaigh, rud a d'fhéadfadh a bheith mar gheall ar chailliúint maignéisiam trí ghalú.

(5) Léiríonn tomagrafaíocht X-gha tríthoiseach go bhfuil tréscaoilteacht níos airde (2.49%) agus toirt póir níos mó ag táthú líne dírí ná mar atá ag táthú luaineach. Is féidir le méadú ar pharaiméadair luaineacha an tréscaoilteacht a laghdú go suntasach, fiú 0.22% a bhaint amach nuair a bhíonn an aimplitiúid 2 mm. Athraíonn dáileadh achar na bpóire leis an luaineacht: comhiomlánaíonn póire móra taobh thiar den linn leáite, agus bíonn siméadracht níos fearr ag póire beaga. Tá póire móra dáilte den chuid is mó os cionn na teorann idir réigiúin an "bhabhla" agus an "gas", agus tá póire beaga comhchruinnithe faoi bhun na teorann.