哈工大:新型水下送丝激光增材制造技术,提高海洋工程装备原位维护和应急修复的质量
时间:2024-07-19 08:55 来源:WLAM激光送丝增材 作者:admin 阅读:次
为了满足海洋工程领域的需求,研究小组开发了一种独创的水下激光增材制造方法,称为水下送丝增材制造(ULDED)并证实了其水下操作的可行性,即使用激光沉积喷嘴在水下增材制造区域附近创造局部干燥空腔。然而,使用送粉ULDED方法修复的样品表面不平整,表面粗糙度较大,特别是在两端有明显的凹陷,并且存在气孔、氧化层和裂纹等宏观缺陷。因此,研究团队进一步探索了送丝的ULDED方法,以提高在恶劣的海洋环境中原位修复的质量。
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近日,哈尔滨工业大学同山东船舶技术研究院在工程技术领域顶刊Virtual and Physical Prototyping上发表了题为"Fundamental investigation into mass transfer process and microstructural transformation pathways in Ti-6Al-4V via underwater wire-laser directed energy depositio"的研究成果。在这项工作中,研究团队利用自行设计的气体保护喷嘴开发并实施了ULDED技术;提出了一种新方法来研究 ULDED 过程中的传质行为,并设计出控制传质的机制,以提高制造稳定性并优化成型性。此外,还阐明了 不同区域ULDED 成型壁的微观结构转变途径,可以通过适当选择ULDED热输入和利用固有热处理(IHT)效应,在原位定制微结构和机械性能。
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图 1. 送丝ULDED 实验系统
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图 2. X 射线高速成像系统示意图
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图 3. 金相结构和拉伸试验试样的位置
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图 4. 不同气体流速下 ULDED 过程中
残留水的流动模式以及单个珠子的表面外观、
轮廓和横截面。(a) 10 L/min (b) 14 L/min
(c) 18 L/min (d) 20 L/min (e) 20 L/min
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图 5:(a) 不同气体流速下 UWLD 过程中
局部干燥腔内残留水层的深度。
(b) 10 L/min 时激光照射区周围的高速图像。
(c) 14 L/min (d) 18 L/min
(e) 20 L/min (f) 30 L/min 气体流速
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图 6. (a) 液滴传输模式下的金属丝熔化和传质过程
(b, c) 液滴加热和受力分析示意图
(d) 液桥受力分析示意图
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图 7. (a) 液滴传输模式下的单轨表面外观
(b) 液体传输模式和 (c) 扩散传输模式
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图 8. (a) 液桥传递模式下的金属丝熔化和传质过程
(b、c)加热和受力分析示意图
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图 9. (a) 线材在平展传输模式下的熔化和传质过程
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