ឡាស៊ែរ DED អនុញ្ញាតឱ្យកែតម្រូវ និងជួសជុលផ្នែកលោហធាតុដែលមានតម្លៃខ្ពស់

រោងចក្រផលិតគីមីប្រេងនៅតំបន់អាស៊ីខាងកណ្តាល បានប្រឈមនឹងកាលបរិច្ឆេទបិទដែលត្រូវបានកំណត់ជាមុន ដោយសារតែអ័ក្សទូរបើកបរ Inconel 625 បាក់ខូច — ដែលមានទម្ងន់ ១,២ តោន ហើយមានពេលវេលាប៉ាន់ស្មាន ៦ ខែ ដើម្បីរៀបចំផលិត និងថ្លៃដើមជំនួស ១៨០,០០០ ដុល្លារ។ ក្រុមហ៊ុនផ្តល់សេវាកម្ម **laser DED** បានប្រើឧបករណ៍ស្កេន ដើម្បីវាយតម្លៃផ្ទៃប៉ះដែលបាក់ខូច បង្កើតផែនការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍សម្រាប់បំពេញផ្នែកដែលខាន ហើយបានដាក់ Inconel 625 ជាស្រទាប់ៗ លើផ្ទៃអ័ក្ស។ ការកាត់ប្រក្រតីចុងក្រោយ បានធ្វើឱ្យផ្ទៃប៉ះត្រឡប់ទៅកាន់ស្តង់ដារដែលបានកំណត់ក្នុងគំរូ។ អ័ក្សត្រូវបានដំឡើងឡើងវិញ ១១ ថ្ងៃក្រោយពេលដកចេញ ដោយមានថ្លៃសរុបសម្រាប់ការជួសជុល ៣៨,០០០ ដុល្លារ — គឺ ២១% នៃថ្លៃជំនួស និងឆាប់ជាងកាលបរិច្ឆេទដែលបានកំណត់សម្រាប់ការដឹកជញ្ជូនផលិតផលថ្មី ៥ ខែ។

Laser ded (Directed Energy Deposition) បានផ្លាស់ប្តូរសេដ្ឋកិច្ចនៃការជួសជុលផ្នែកដែលមានតម្លៃខ្ពស់។ នៅពេលដែលផ្នែកប៉ះដូចជា ប៉ះម៉ាស៊ីនបើកបរ (impeller) ដែលមានតម្លៃ ៥០,០០០ ដុល្លារ ឬឌីសក្រាប់បើកបរ (turbine disk) ដែលមានតម្លៃ ២០០,០០០ ដុល្លារ បាក់ខូចតែនៅតំបន់ជាក់ស្តែង ជម្រើសមិនមែនគ្រាន់តែជាការជំនួស ឬបោះបង់ទេ។ ជម្រើសទីបីគឺ ដាក់ប៉ះវត្ថុធាតុដែលបាក់ខូច ត្រូវបានប៉ះដោយចំណុចច្បាស់លាស់ នៅត្រង់ទីតាំងដែលវាបាក់ខូច ដោយមានការភ្ជាប់គីមីវិទ្យាដែលស្មើ ឬល្អជាងការរោងដើម។

ហេតុអ្វីបានជាការប្រើប្រាស់បច្ចេកទេស Laser DED ផ្លាស់ប្តូរសមីការការជួសជុល

ជម្រើសការជួសជុលបែបប្រពៃណីសម្រាប់ផ្នែកដែលធ្វើពីលោហៈដែលបាក់ស្បើងមានកំណត់ ហើយគ្រប់ជម្រើសមួយៗមានការប៉ះទង្គិល។ ការភ្ជាប់ដោយវេល្ឌីង (welding overlay) — ដូចជា ការបង្កើតស្រទាប់ដោយប្រើ TIG ឬ MIG — បញ្ចូលកំដៅខ្ពស់ ដែលបណ្តាលឱ្យផ្នែកនោះមានការប៉ះទង្គិល បង្កើតតំបន់ដែលបានរងផលប៉ះពាល់ពីកំដៅ (HAZ) ដែលពង្រីកចូលទៅក្នុងសម្ភារៈដើម ៥–១៥ មីលីម៉ែត្រ ហើយជាញឹកញាប់ត្រូវការការព្យាបាលកំដៅបន្ទាប់ពីវេល្ឌីង ដែលផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈដើមនៃភាពរឹងទាំងមូល (through-hardened properties) នៃផ្នែក។ ការគ្របដណ្តប់ដោយបច្ចេកទេសថ្លើងកំដៅ (thermal spray coatings) ផ្តល់នូវសាមាធ្យាល័ក្ខណ៍ទប់ទល់នឹងការស្បើង ប៉ុន្តែវាត្រូវបានភ្ជាប់យ៉ាងម៉ាស៊ីននៅលើផ្ទៃ ហើយអាចបែកចេញ (delaminate) នៅពេលទទួលបានការប៉ះទង្គិល ឬការផ្ទុកដែលប្តូរជាបន្តបន្ទាប់។ ការជំនួសផ្នែក មានន័យថា អ្នកត្រូវបង់ថ្លៃពេញលេញសម្រាប់ផ្នែកថ្មី បើទោះបីជាមានការដឹកជញ្ជូនបន្ថែមក៏ដោយ ហើយជាញឹកញាប់មានរយៈពេលរង់ចាំលើសពី ២០ សប្តាហ៍សម្រាប់ផ្នែកដែលផលិតពីសមាសធាតុលោហៈពិសេស។

Laser ded ដំណើរការលើគោលការណ៍មួយដែលខុសគ្នាស្រុង។ កាំរស្មីឡាស៊ែរបង្កើតបានជាប៉ះទាបដែលមានភាពច្បាស់លាស់លើផ្ទៃដែលបាក់ស្លាប់ ខណៈដែលធ្វើការបញ្ចូលផ្សេងៗគ្នាដូចជាផ្សែងលោហៈ ឬខ្សែលោហៈទៅក្នុងប៉ះទាបនោះ។ លទ្ធផលគឺជាការប៉ះទាបដែលមានភាពពេញលេញ និងមានការភ្ជាប់គ្នាតាមរយៈវិទ្យាសាស្ត្រលោហៈ ដែលមានតំបន់បាក់ស្លាប់ដែលបណ្តាលមកពីកំដៅ (HAZ) ជាទូទៅមិនលើសពី ២ មីលីម៉ែត្រ — ដែលមានទំហំ ១/៤ ដល់ ១/៨ នៃ HAZ នៅក្នុងការប៉ះទាបបែបប្រពៃណី។ កំដៅដែលបញ្ចូលតែមួយទីកន្លែង បណ្តាលឱ្យផ្នែកធំនៃគ្រឿងបរិក្ខារមិនលើសពី ១០០–១៥០°C ដែលអនុញ្ញាតឱ្យរក្សាទុកនូវការព្យាបាលកំដៅដើម រចនាសម្ព័ន្ធស្លាប់ និងលក្ខណៈយន្តការនៃផ្នែកដែលមិនបាក់ស្លាប់។

ប្រសិទ្ធភាពនៃវត្ថុធាតុ laser ded ការជួសជុលមានសារៈសំខាន់ជាពិសេសចំពោះអាល័យដែលប្រើក្នុងវិស័យអាកាសចរណ៍។ ផ្នែកទូរបើកបរ Inconel 718 ផ្នែករចនាសម្ព័ន្ធ ធ្វើពីទីតានីយ៉ូម Ti-6Al-4V និងផ្ទៃទប់ការស្តាប់ធ្វើពីកូបាល់-ក្រូម — ទាំងអស់នេះអាចត្រូវបានប៉ះបន្ថែមដោយប្រើគីមីដែលសមស្របនឹងស្តង់ដាររបស់វាតែមួយ។ ផ្ទុយពីផ្នែកជំនួសដែលផលិតដោយការឆ្លាក់ពីសម្ភារៈដែលធ្វើឡើងធំជាងតម្រូវការ (ជាញឹកញាប់ ៨០–៩០% នៃសម្ភារៈដែលទិញមកត្រូវបានប៉ះបន្ថែមជាមួយនឹងសំណល់) វិធីសាស្ត្រ DED ប៉ះបន្ថែមសម្ភារៈតែនៅតំបន់ដែលត្រូវការប៉ុណ្ណោះ ដែលធ្វើឱ្យការប្រើប្រាស់សម្ភារៈមានប្រសិទ្ធភាពលើសពី ៩០%។

របៀបដែលវិធីសាស្ត្រ Laser DED ជួសជុលលោហៈដែលខូចខាត

គីមីវិទ្យានៃ laser ded ការប៉ះទង្គិចដើម្បីជួសជុលគឺខុសគ្នាដាក់ពីការប៉ះទង្គិចដោយប្រើវិធីសាស្ត្រគ្របដណ្តប់ដោយការប៉ះទង្គិច។ អត្រាប៉ះទង្គិចយ៉ាងឆាប់រហ័ស — ១០³ ដល់ ១០⁵ °C ក្នុងមួយវិនាទីសម្រាប់ការដំណាំដោយប្រើឡាស៊ែរ បើប្រៀបធៀបទៅនឹង ១០¹ ដល់ ១០² °C ក្នុងមួយវិនាទីសម្រាប់ការប៉ះទង្គិចដោយប្រើវិធីសាស្ត្រអាក់ (arc welding) — បង្កើតបាននូវរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូស្កេលដែលមានគ្រាប់គ្រាប់តូចៗ ដែលមានលក្ខណៈយន្តការល្អជាង។ ចំពោះសម្ភារៈស៊ុប៉ែរអាល័យអេឡេក្ត្រិកដែលផ្អែកលើនីកែល រចនាសម្ព័ន្ធគ្រាប់គ្រាប់តូចៗនេះមានសមត្ថភាពទប់ទល់នឹងការរីកចេញ (creep) និងការចាប់ផ្តើមបាក់ (fatigue crack initiation) បានល្អជាងរចនាសម្ព័ន្ធគ្រាប់គ្រាប់ធំៗដែលមាននៅក្នុងផលិតផលដើម។ ការធ្វើតេស្តឯករាជ្យលើ Inconel 625 ដែលបានជួសជុលដោយប្រើវិធីសាស្ត្រ DED បានបង្ហាញពីកម្លាំងប៉ះទង្គិច (yield strength) ស្មើនឹង ៤០១ MPa កម្លាំងទាញ (tensile strength) ស្មើនឹង ៧២៤ MPa និងការប៉ះទង្គិចរាង (elongation) ស្មើនឹង ៥៧% — តម្លៃទាំងនេះបំពេញ ឬលើសពីស្តង់ដារដែលបានកំណត់សម្រាប់ផលិតផលដែលបានផលិតដោយវិធីសាស្ត្រប៉ះទង្គិច។

ការធ្វើតេស្តលើការប៉ះទង្គិច laser ded ផ្នែកអាកាសយានដែលបានជួសជុលបង្ហាញថា ការជួសជុលដែលធ្វើបានត្រឹមត្រូវអាចសម្រេចបាន ៩០–១០០% នៃរយៈពេលអាយុកាលសាកសួរ (fatigue life) ដើមរបស់ផ្នែក។ គន្លឹះគឺស្ថេរភាពនៅតំបន់ប្រទាស់ (interface integrity) — ការផ្លាស់ប្តូររវាងស្រទាប់ជួសជុល និងសម្ភារៈដើមត្រូវតែគ្មានខ្វះការផ្សារភ្ជាប់ (lack-of-fusion defects), រន្ធដែលមានខ្យល់ (porosity) និងការបញ្ចូលអុកស៊ីត (oxide inclusions)។ ប្រព័ន្ធការត្រួតពិនិត្យដំណាំដែលប្រើកាមេរ៉ាដែលថតរូបបានឃើញផ្ទៃរាវរបស់សារធាតុ (melt pool cameras) និងការថតរូបដោយកំដៅ (thermal imaging) ផ្តល់ទិន្នន័យគុណភាពជាកាលៈទេសៈក្នុងអំឡុងពេលដាក់ស្រទាប់ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យកែសម្រួលប៉ារ៉ាម៉ែត្រមុនពេលកំហុសទាំងនេះត្រូវបានបញ្ចូលចូលទៅក្នុងផ្នែកដែលជួសជុល។

សំណួរដែលត្រូវបានសួរប្រចាំ

បច្ចេកវិទ្យា Laser DED អាចជួសជុលបាននូវប្រភេទខូចខាតអ្វីខ្លះ?

Laser DED អាចជួសជុលខូចខាតដែលបណ្តាលមកពីការស្លាប់ (wear damage) ដូចជា ផ្ទៃរបស់អ័ក្សបង្វិល (bearing journals) និងផ្ទៃសៀល (seal surfaces) ការឆ្លាក់ដោយសារការឆ្លាក់ (corrosion pitting) ការខូចខាតដោយសារការប៉ះទង្គិច (impact damage) កំហុសក្នុងការរំលុះ (machining errors) និងរន្ធខូចដែលបណ្តាលមកពីការសាកសួរ (fatigue cracks) បន្ទាប់ពីការយករន្ធខូចចេញ និងការរៀបចំ។ បច្ចេកវិទ្យានេះអាចដោះស្រាយនូវកម្រាស់ខូចខាតចាប់ពី ០,៥ មម ដល់លើសពី ២៥ មម និងប្រវែងអង្កត់ផ្ចិតចាប់ពីផ្ទៃអ័ក្សបង្វិលតូចៗ ដល់ផ្ទៃរបស់កាបូបទូរប៉ាប៊ីន (turbine casings) ដែលមានទំហំធំ ដោយប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធបញ្ជូនចំណុចដែលមានច្រើនអ័ក្ស (multi-axis robotic) ឬ CNC ដើម្បីអនុញ្ញាតឱ្យជួសជុលផ្ទៃដែលមានរាងកោងស្មុគស្មាញ។

តម្លៃនៃការជួសជុលដោយប្រើបច្ចេកវិទ្យា Laser DED ប្រៀបធៀបនឹងការជំនួសវាដូចម្តេច?

ថ្លៃសម្រាប់ការជួសជុលជាធម្មតាមានចន្លោះពី ១៥ ដល់ ៤០% នៃថ្លៃផ្នែកដែលត្រូវជំនួស ដែលការសន្សំបានច្រើនបំផុតគឺលើផ្នែកធ្វើពីសមាសធាតុអាល័យដែលមានទំហំធំ និងស្មុគស្មាញ ដែលមានរយៈពេលរង់ចាំយូរ។ ការជួសជុលដុំរាងកង់បង្វិល (turbine shaft) ដែលមានតម្លៃ ៣៨,០០០ ដុល្លារ ប្រៀបធៀបនឹងតម្លៃជំនួស ១៨០,០០០ ដុល្លារ គឺជាអត្រាទូទៅនៅក្នុងឧស្សាហកម្មអាកាសចរណ៍ និងថាមពល។ ចំពោះផ្នែកតូចៗដែលមានតម្លៃជំនួសតិចជាង ៥,០០០ ដុល្លារ សេដ្ឋកិច្ចនៃការជួសជុលអាស្រ័យលើកម្រិតនៃការខូចខាត និងភាពងាយស្រួលក្នុងការចូលដល់តំបន់ដែលត្រូវជួសជុល។

ការជួសជុលដោយប្រើបច្ចេកទេស DED ដែលប្រើឡាស៊ែរ បណ្តាលឱ្យផ្នែកដើមខ្សះខាតឬទន់ខ្សះទន់ដែល?

ការជួសជុលដោយប្រើបច្ចេកទេស DED ដែលប្រើឡាស៊ែរ ដែលអនុវត្តបានត្រឹមត្រូវ អាចបង្កើតបាននូវការភ្ជាប់ផ្នែកដែលមានលក្ខណៈផ្សារភ្ជាប់គ្នាដោយគុណភាពផ្នែកធាតុ ជាមួយនឹងផ្នែកដើម ហើយផ្តល់នូវលក្ខណៈមេកានិកដែលស្មើគ្នាឬល្អជាងផ្នែកដើម។ តំបន់ដែលបានរងឥទ្ធិពលពីកំដៅ (heat-affected zone) ជាធម្មតាមានទទឹងតិចជាង ២ មីលីម៉ែត្រ — ដែលស្តើងជាងការភ្ជាប់ដោយប្រើវិធី arc welding យ៉ាងច្រើន — ដែលជួយរក្សាសាច់គ្រឿងដែលបានប៉ះពាល់ដោយកំដៅដំបូងឱ្យនៅស្មើគ្នាប៉ុណ្ណោះ។ ការធ្វើតេស្តស្តីពីការរីករាយ (fatigue testing) បានបង្ហាញថា ផ្នែកដែលបានជួសជុលតាមវិធីសាស្ត្រដែលបានអនុញ្ញាតឱ្យប្រើបាន អាចមានអាយុកាលស្មើនឹង ៩០ ដល់ ១០០% នៃអាយុកាលដើមរបស់ផ្នែក។

តើអ្វីខ្លះជាប្រភេទសារធាតុដែលអាចជួសជុលបានដោយប្រើបច្ចេកទេស DED ដែលប្រើឡាស៊ែរ?

សារធាតុដែលមានគ្រឿងផ្សំនិកែល (Inconel 625, 718), សារធាតុដែលមានទីតានីយ៉ូម (Ti-6Al-4V), សារធាតុដែលមានកូបាល់-ក្រូម, ស្ពាន់អ៊ីណុក (316L, 17-4PH), សារធាតុដែលប្រើសម្រាប់ផលិតឧបករណ៍ និងសារធាតុដែលមានអាលុយមីញ៉ូម ត្រូវបានជួសជុលជាប្រចាំ។ បច្ចេកវិទ្យានេះគាំទ្រការជួសជុលប្រភេទ «ដូចគ្នាទៅលើដូចគ្នា» (សមស្របនឹងសារធាតុដើម) និងការធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងដែលមានគុណភាពខ្ពស់ជាងដើម ដោយការដាក់សារធាតុដែលមានភាពរឹង ឬមានស្ថេរភាពចំពោះការឆ្លាក់ល្អជាងលើផ្ទៃដើម។

តើគុណភាពនៃការជួសជុលលើផ្នែកដែលបានផលិតដោយបច្ចេកវិទ្យា Laser DED ត្រូវបានផ្ទៀងផ្ទាត់យ៉ាងដូចម្តេច?

ការធ្វើតេស្តដែលមិនប៉ះពាល់ (NDT) រួមមានការធ្វើតេស្តដោយប្រើថ្នាំប៉ះពាល់ដើម្បីរកកំហុសនៅលើផ្ទៃ ការធ្វើតេស្តដោយប្រើសំឡេងអ៊ុលត្រាស៊ុនដើម្បីពិនិត្យភាពរឹងមាំនៃស្រទាប់ប្រភេទប៉ះទង្គិល និងការផ្ទៀងផ្ទាត់ទំហំតាមគំរូដើម។ ការធ្វើតេស្តដែលប៉ះពាល់ (DT) លើគំរូសារធាតុដែលបានបង្ហាញពីគុណភាពដំណាំ — ដូចជាការធ្វើតេស្តការទាញ ការធ្វើតេស្តការបត់ និងការវិភាគរចនាសាស្ត្រមេតាលីក — បានផ្ទៀងផ្ទាត់នូវដំណាំជួសជុលមុនពេលអនុវត្តន៍ក្នុងផលិតកម្ម។ ស្តង់ដារ ISO/ASTM 52900 ផ្តល់នូវគោលការណ៍សម្រាប់ការបញ្ជាក់គុណភាពនៃបច្ចេកវិទ្យាផលិតបន្ថែម។

ហេតុអ្វីបានជាបច្ចេកវិទ្យា Laser DED សាកសមជាងបច្ចេកវិទ្យា Powder Bed Fusion សម្រាប់ការជួសជុល?

ការផ្សំគ្រាប់បំបែកបង្កើតគ្រឿងចក្រពេញលេញក្នុងគ្រាប់បំបែក ហើយមិនអាចបន្ថែមសម្ភារៈទៅកាន់ផ្នែកដែលមានស្រាប់បានទេ។ ឡាស៊ែរ DED ដាក់សម្ភារៈលើផ្ទៃដែលមានស្រាប់ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យការជួសជុលផ្នែកដោយមិនចាំបាច់ផលិតគ្រឿងចក្រទាំងមូលឡើងវិញ។ DED ក៏ដំណើរការគ្រឿងចក្រធំជាង — ម៉ែត្រ ធៀបនឹង សង់ទីម៉ែត្រ — និងដាក់សម្ភារៈក្នុងអត្រា 0,5-2 គីឡូក្រាម/ម៉ោង ធៀបនឹង 0,01-0,1 គីឡូក្រាម/ម៉ោង សម្រាប់ប្រព័ន្ធគ្រាប់បំបែក ដែលធ្វើឱ្យការជួសជុលគ្រឿងចក្រសម្រាប់ឧស្សាហកម្មអាចអនុវត្តបានតាមសេដ្ឋកិច្ច។