តើអ្វីដែលធ្វើឱ្យ DED Aluminum ល្អឥតខ្ចះខ្ចាយសម្រាប់ផ្នែកស្រាល?

សមាមាត្រស្ថេរភាពទៅនឹងទម្ងន់ប្រសើរជាងគេតាមរយៈការដាក់អាលុយមីញ៉ូមដោយប្រើបច្ចេកទេស Directed Energy Deposition

ការដាក់បញ្ចូលថាមពលដែលបានគ្រប់គ្រង ធ្វើឱ្យអាលុយមីញ៉ូមមានអត្ថប្រយោជន៍សំខាន់លើសពីទម្ងន់ ដោយសារតែរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូស្កូបិករបស់វាដែលមានរាងដូចជាបាក់កាត់ (dendritic) ដែលមានភាពប្រណិតខ្លាំងជាងគេ ហើយមិនអាចសម្រេចបានតាមរយៈវិធីសាស្ត្រផ្សេងៗដូចជាការចាក់ ឬការប៉ះប៉ូវិញទេ។ ការដំណាំដោយប្រើឡាស៊ែរ អនុញ្ញាតឱ្យមានអត្រាការត្រជាក់ខ្លាំងណាស់ ដែលប៉ះពាល់ដល់ការលូតលាស់នៃគ្រាប់ក្រាប់ធំៗ ហើយបង្កើតបណ្តាញដែលមានរាងដូចបាក់កាត់ ដែលមានទំហំតូចជាងមួយមីក្រូម៉ែត្រ។ ក្នុងស៊េរីសមាសធាតុធម្មតាទាំងពីរ ការប្រណិតនេះបង្កើនសមត្ថភាពទប់ទល់នឹងការប៉ះទង្គិល (specific yield strength) យ៉ាងច្បាស់លាស់ ធៀបនឹងសមាសធាតុដែលបានបង្កើតឡើងតាមវិធីសាស្ត្រប៉ះប៉ូវិញ ដែលមានសមាសធាតុដូចគ្នា ដូចដែលបានបញ្ជាក់ក្នុងការសិក្សារួមគ្នារវាងមជ្ឈមណ្ឌលស្រាវជ្រាវអាកាសយានិកដែលមានឋានៈខ្ពស់បំផុត និងមន្ទីរសាកល្បងផលិតកម្មបន្ថែម។ យន្តការនេះមានពីរផ្នែក៖ ការបង្កើតពពកនៃការរំខាន (dislocation forests) ដែលមានការរំពើងខ្លាំងនៅតំបន់រវាងបាក់កាត់ ដែលរារាំងការរអិល និងការចែកចាយដែលមានទំហំតូចណាស់នៃដុំសារធាតុប៉ះពាល់ (intermetallic phases) ដែលធ្វើឱ្យការចាប់ផ្តើមនៃការប៉ះទង្គិលយឺតចុះ។ ទោះបីជាមិនបានធ្វើការព្យាបាលក្រោយការផលិតដោយកំដៅក៏ដោយ សមាសធាតុអាលុយមីញ៉ូមទាំងនេះក៏អាចសម្រេចបាននូវសមត្ថភាពទប់ទល់នឹងការប៉ះទង្គិល (specific yield strength) ដែលល្អបំផុត ហើយល្អជាងស្ពាន់ស៊ីលដែលប្រើសម្រាប់សាងសង់ និងសមាសធាតុទីតានីយ៉ូមជាច្រើន។ ដូច្នេះ សមាសធាតុនេះគឺសាកសមបំផុតសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ដែលទាមទារឱ្យមានទម្ងន់ស្រាលបំផុត ដូចជាការផលិតគ្រាប់ចាប់សាតេលៃត ឬគ្រាប់ចាប់របស់យានហោះគ្មានបើកបរ (drone frames) ដែលការសន្សំទម្ងន់បានគ្រប់ក្រាមមួយ អាចបន្ថែមចម្ងាយហោះហើន ឬសមត្ថភាពដឹកជញ្ជូនបានយ៉ាងច្បាស់លាស់។

ការយល់ច្រឡំដែលមានស្ថេរភាពជាប់គ្នាមួយបានបង្ហាញថា អាលុយមីញ៉ូមដែលបានបន្ថែមតាមវិធីបន្ថែម (additive) មិនអាចឈានដល់កម្រិតរឹងខ្ពស់បំផុតដូចជាការប៉ះទង្គិល T6 បែបប្រពៃណី ដោយសារតែរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូស្កូបិកមិនស្ថិតក្នុងស្ថានភាពសមីកភាព ដែលប្រឆាំងនឹងការរឹងតាមរយៈការចែកចាយ។ ការពិសោធន៍យ៉ាងតឹងរ៉ឹងបានបែងបាក់គំនិតនេះចេញ។ ការសិក្សាអំពីការផលិតទំនើបបានបង្ហាញថា ការព្យាបាលក្តៅបន្ទាប់ពីការដាក់បញ្ចូល (post-deposition heat treatment) ដែលបានរៀបចំយ៉ាងប្រុងប្រយ័ត្ន ដែលរួមមានការរំលាយយ៉ាងច្បាស់លាស់ បន្ទាប់មកប៉ះទង្គិលដោយទឹក ហើយចាប់ផ្តើមការចែកចាយពីរដំណាក់កាល អាចស្តារកម្រិតរឹងនៃសមាសធាតុត្រឡប់ទៅកម្រិតឧស្សាហកម្មខ្ពស់បំផុតវិញ។ រចនាសម្ព័ន្ធដើមនៃស្លាប់តូចបំផុត (ultrafine dendritic structure) ពិតជាប៉ះពាល់ដល់ការរលាយរបស់ដំណាំមិនស្ថិតស្ថេរ (metastable phases) ដែលធ្វើឱ្យពេលវេលាដែលត្រូវការសម្រាប់ការរំលាយខ្លីជាងមុន ហើយអនុញ្ញាតឱ្យការចែកចាយស្មើគ្នានៃកែងរឹងតូចៗ (fine hardening particles) កើតឡើង។ នេះបណ្តាលឱ្យមានការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៅលើស្តង់ស្ទ្រេស (tensile strength) ដោយគ្មានការបាត់បង់ភាពអាចបត់បែនបាន (ductility) ទេ។ ដូច្នេះ អ្នករចនាអាចជ្រើសរើសសមាសធាតុដែលមានភាពរឹងខ្ពស់ ដែលបានដំណាំយ៉ាងប្រុងប្រយ័ត្ន សម្រាប់ផ្នែកសំខាន់ៗ ដូចជាផ្នែកភ្ជាប់សំភារៈចុះចត (landing gear fittings) និងផ្នែករ៉ុក្ក័រប្រព័ន្ធប៉ះទង្គិល (suspension rockers) ដោយមានភាពជឿជាក់ថា ការព្យាបាលក្តៅដែលបានប៉ះពាល់យ៉ាងប្រសើរ នឹងផ្តល់ប្រសិទ្ធភាពដូចគ្នានឹងសមាសធាតុដែលបានផលិតតាមវិធីប៉ះទង្គិល (wrought equivalents) ដោយគ្មានការបាត់បង់អត្ថប្រយោជន៍នៃការធ្វើឱ្យស្រាល (lightweighting) ទេ។

ស្ថេរភាពកំដៅ និងសមត្ថភាពទប់ទល់នឹងអុកស៊ីដកម្មសម្រាប់ការអនុវត្តន៍ស្រាលដែលទាមទារខ្ពស់

ការធានាប្រសិទ្ធភាពដែលអាចទុកចិត្តបានក្រោមស្ថានភាពក្តៅខ្លាំងគឺជាការចាំបាច់ណាស់សម្រាប់ផ្នែកស្រាលៗក្នុងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងកំដៅរបស់ថ្មយានយន្តអគ្គិសនី និងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងកំដៅក្នុងវិស័យអាកាសយាន។ អាលុយមីញ៉ូមបន្ថែមមានលក្ខណៈពិសេសដែលផ្សំគ្នារវាងសារធាតុដែលអាចបញ្ជូនកំដៅបានល្អ និងស្ថេរភាពទៅនឹងការអុកស៊ីត។ ផ្នែកដែលបានផលិតរក្សាទុកនូវសមត្ថភាពបញ្ជូនកំដៅបានល្អជាងគេ ទោះបីជាបានឆ្លងកាត់រយៈពេលរាប់រយដងនៃការផ្លាស់ប្តូរកំដៅពីសីតុណ្ហភាពទាបខ្លាំង និងកំដៅខ្ពស់ក៏ដោយ ហើយអាចឆ្លងកាត់ស្តង់ដារដែលត្រូវការសម្រាប់ការបញ្ជូនកំដៅបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។ រចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូស្កូបិករបស់វាដែលមានរាងដូចជាដើមឈើតូចៗផ្តល់ផ្លូវដែលខ្លី និងផ្ទាល់សម្រាប់ផ្សាយកំដៅ ដែលជួយកាត់បន្ថយការប្រឆាំងនឹងកំដៅ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ សមាសធាតុអាលុយមីញ៉ូមទាំងនេះបង្កើតជាស្រទាប់អុកស៊ីតដែលមានភាពជាប់ជាប់ និងក្រាស់យ៉ាងឆាប់រហ័សនៅពេលបានប៉ះទង្វាត់នឹងសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ដែលជួយកាត់បន្ថយការកើនឡើងនៃទម្ងន់យ៉ាងច្បាស់។ សំខាន់បំផុត ស្រទាប់ការពារនេះនៅតែរក្សាភាពគ្មានរ cracks នៅពេលបានប៉ះទង្វាត់នឹងការពង្រីក និងការបង្រួមកំដៅជាបន្តបន្ទាប់ ដែលជួយកាត់បន្ថយហានិភ័យនៃការរាលាប់កំដៅខ្លាំងក្នុងប្រអប់ថ្មយានយន្តអគ្គិសនី។ ចំពោះប្រព័ន្ធប៉ះកំដៅក្នុងវិស័យអាកាសយាន សមត្ថភាពបញ្ជូនកំដៅដែលរក្សាបានយូរ និងស្ថេរភាពទៅនឹងការអុកស៊ីត ជួយធានាបាននូវប្រតិបត្តិការដែលត្រជាក់ជាង មានប្រសិទ្ធភាពជាង និងអាយុកាលប្រើប្រាស់យូរជាង។

ការប៉ះទង្គិចក្តៅនៅតែជាបញ្ហាសំខាន់មួយដែលត្រូវបានគេប្រឈមនៅពេលដំណាំវត្ថុធាតុដែលមានអាលុយមីញ៉ូមមានម៉ាញេស្យូមខ្ពស់ ក្នុងប្រព័ន្ធបន្ថែម។ ចន្លោះរឹងតាមសីតុណ្ហភាពទូទៅរបស់វានិងការបង្រួមក្តៅខ្ពស់បង្កើតបាននូវការតានតឹងដែលបណ្តាលឱ្យមានរ cracks លើបន្ទាត់ដែលបែងចែកគ្រាប់ផ្សេងៗគ្នា។ ការបន្ថយបញ្ហានេះឱ្យបានប្រសើរប៉ះទង្គិចក្តៅ ចាប់ផ្តើមពីការគ្រប់គ្រងការកំដៅជាមុនដោយច្បាស់លាស់៖ ការរក្សាអ៊ីចុកសីតុណ្ហភាពនៅក្នុងចន្លោះដែលបានប៉ះទង្គិចក្តៅដែលបានប៉ះទង្គិចក្តៅយ៉ាងប្រុងប្រយ័ត្ន បន្ថយការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាព ធ្វើឱ្យអត្រាប៉ះទង្គិចក្តៅយឺត ហើយអនុញ្ញាតឱ្យសារធាតុរាវដែលនៅសល់បំពេរទៅកាន់គ្រាប់ដែលកំពុងរឹង។ ការប៉ះទង្គិចក្តៅនៃយុទ្ធសាស្ត្រស្កេន បន្ថែមទៀតក៏បន្ថយបញ្ហាដែលមានសារៈសំខាន់ផងដែរ ដោយប្រើប្រាស់ប្រវែងផ្លូវខ្លីៗ ការផ្លាស់ប្តូរទិសស្កេន និងចន្លោះរវាងផ្លូវស្កេនដែលបានប៉ះទង្គិចក្តៅយ៉ាងប្រុងប្រយ័ត្ន ដើម្បីលើកកម្ពស់ការចែកចាយកំដៅដែលស្មើគ្នា និងបង្រួមតំបន់ដែលមានសារធាតុរាវនិងរឹងរួមគ្នា។ ការត្រួតពិនិត្យប៉ះទង្គិចក្តៅនៅពេលជាក់ស្តែងនៃប៉ះទង្គិចក្តៅ បន្ថែមភាពច្បាស់លាស់នៃប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងបិទ ដោយប្រើកាមេរ៉ាសម្របសម្រួល និង photodiodes ដើម្បីតាមដានទំហំ និងកម្លាំង ហើយបញ្ជូនទិន្នន័យទៅកាន់កម្មវិធីគ្រប់គ្រងដែលកំណត់ឡើងវិញដោយស្វ័យប្រវៃនូវថាមពលឡាស៊ែរ ឬល្បឿនធ្វើចលនា។ រួមគ្នាគ្រប់យុទ្ធសាស្ត្រទាំងនេះអនុញ្ញាតឱ្យដាក់បញ្ចូលអាលុយមីញ៉ូមដែលមានម៉ាញេស្យូមខ្ពស់ដោយគ្មានរ cracks ទោះបីជាលើផ្នែកដែលមានជញ្ជាំងប៉ះទង្គិចក្តៅ ឬផ្នែកដែលមានរូបរាងស្មុគស្មាញក៏ដោយ។

ការធ្វើឱ្យប្រព័ន្ធដែលមានសារៈសំខាន់ដំណើរការបានស្រាលជាងមុនតាមរយៈការផលិតចំរុះ

វិធីសាស្ត្រផលិតកម្មរួមគ្នាដែលប្រើការដាក់បញ្ចូលថាមពលដោយប្រើឡាស៊ែរ និងការកាត់បន្ថយដោយប្រើម៉ាស៊ីនគ្រប់គ្រងលេខ (CNC) បង្ហាញពីរបៀបធ្វើឱ្យធាតុអាកាសចរណ៍សំខាន់ៗស្រាលជាងមុនយ៉ាងខ្លាំង ដោយគ្មានការប៉ះពាល់ដល់សមត្ថភាព។ ក្នុងគម្រោងឧស្សាហកម្មថ្មីៗ គ្រឿងភាគសារស្ថាបត្យដែលគាំទ្រការចុះចតត្រូវបានរចនាឡើងវិញដោយប្រើការប្រើប្រាស់ការប៉ះពាល់រចនាសម្រាប់ការប៉ះពាល់។ បន្ទាប់មក ប្រើការដាក់បញ្ចូលដោយឡាស៊ែរដើម្បីបង្កើតអាលុយមីញ៉ូមដែលមានស្ថោមស្ថៅខ្ពស់តែនៅតាមផ្លូវដែលគណនាបានសម្រាប់ទម្ងន់ ខណៈដែលគ្រឹះដែលបានធ្វើឡើងដោយការកំទេចនៅតែរក្សាបាននូវភាពបន្តនៃស្ថោមស្ថៅ។ បន្ទាប់ពីការដាក់បញ្ចូល ផ្នែកទាំងនេះត្រូវបានកាត់បន្ថយដោយប្រើម៉ាស៊ីន CNC ដោយបានសម្រេចបាននូវការបន្ថយទម្ងន់យ៉ាងខ្លាំង ប្រៀបធៀបទៅនឹងវិធីសាស្ត្រធ្វើឡើងដោយការកំទេចធម្មតា ដោយគ្មានការបាត់បង់ស្ថោមស្ថៅក្រោមបន្ទុកប្រតិបត្តិការដែលបានសាកល្បង។ ការបន្ថយទម្ងន់នេះប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ដល់ប្រសិទ្ធភាពការប្រើប្រាស់ឥន្ធនៈរបស់យានអាកាស និងការកាត់បន្ថយការប៉ះពាល់បរិស្ថាន។ វិធីសាស្ត្ររួមនេះក៏កាត់បន្ថយការខ្ជះខ្ជាយសារធាតុផ្សេងៗផងដែរ ប្រៀបធៀបទៅនឹងការប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រកាត់បន្ថយទាំងស្រុងពីគ្រាប់សារធាតុដែលមិនបានប្រើប្រាស់ ដោយដាក់បញ្ចូលលោហៈតែនៅតំបន់ដែលត្រូវការសម្រាប់ប្រតិបត្តិការប៉៉ុណ្ណោះ ដែលបង្កើតបាននូវប្រព័ន្ធដែលស្រាល និងបានប៉ះពាល់ដោយប្រសិទ្ធភាព ដែលមិនអាចសម្រេចបានតែមួយគត់ដោយវិធីសាស្ត្របុរាណ។

សំណួរដែលត្រូវបានសួរប្រចាំ

1. អាលុយមីញ៉ូមដែលបានផលិតដោយវិធីសាស្ត្រដាក់បញ្ចូលថាមពលដែលបានគ្រប់គ្រងគឺជាវត្ថុធាតុកម្រិតខ្ពស់ ដែលបានផលិតដោយប្រើដំណាំឡាស៊ែរដែលបានគ្រប់គ្រង ដែលផ្តល់នូវសមាមាត្រភាពរឹងទៅនឹងទម្ងន់ប្រសើរជាង និងលក្ខណៈសាកសួល និងលក្ខណៈភាពក្តៅពិសេស។

2. វត្ថុធាតុនេះទទួលបានភាពរឹងជាក់លើការប៉ះទង្គិច (specific yield strength) ប្រសើរជាងតាមរយៈរចនាសម្ព័ន្ធមីក្រូស្កូបិករាងដើមឈើដែលមានភាពប្រណិតខ្លាំង ដែលបានបង្កើតឡើងតាមរយៈការរឹងយ៉ាងឆាប់រហ័សក្នុងអំឡុងពេលផលិត ដែលនាំឱ្យមានលក្ខណៈសាកសួលប្រសើរជាង។

3. តើអាលុយមីញ៉ូមដែលបានបន្ថែម (additive aluminum) អាចសម្របសម្រួលនឹងភាពរឹងនៃសមាសធាតុអាលុយមីញ៉ូមដែលបានដំណាំតាមវិធីសាស្ត្រប្រពៃណីបានឬទេ? បាទ ដោយការដំណាំក្រោយដែលបានប៉ះពាល់យ៉ាងប្រសើរ ដែលរួមមានការដំណាំក្នុងដំណាំដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ (solutionizing) ការប៉ះទង្គិចយ៉ាងឆាប់រហ័ស (quenching) និងការចាស់តាមរយៈការផ្ទុក (aging) វត្ថុធាតុនេះអាចស្តារឡើងវិញនូវភាពរឹង និងសមត្ថភាពសាកសួលរបស់វាទៅជាស្ថានភាពធម្មតាដែលបានកំណត់យ៉ាងច្បាស់ (standard peak tempers)។

4. កម្មវិធីអ្វីខ្លះទទួលបានប្រយោជន៍ពីសារធាតុនេះដែលមានសារធាតុចំណាយកំដៅ? កម្មវិធីដូចជាការរៀបចំប្រអប់ថ្មរថយន្តអគ្គិសនី និងប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងកំដៅក្នុងវិស័យអាកាសអាកាស ទទួលបានប្រយោជន៍យ៉ាងខ្លាំង ដែលធានាបាននូវការប៉ះពាល់កំដៅបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធិភាពក្រោមផ្ទៃកំដៅដែលប្រែប្រួលជាបន្តបន្ទាប់។

5. តើការប៉ះពាល់កំដៅត្រូវបានកាត់បន្ថយយ៉ាងដូចម្តេចក្នុងដំណាំសារធាតុម៉ាញ៉េស្យូមខ្ពស់? ការប៉ះពាល់កំដៅត្រូវបានកាត់បន្ថយតាមរយៈការគ្រប់គ្រងការកំដៅជាមុនដោយច្បាស់លាស់ ការប្រើប្រាស់យុទ្ធសាស្ត្រស្កេនដែលបានប៉ះពាល់ និងការត្រួតពិនិត្យផ្ទៃរាវនៅពេលពិតប៉ះពាល់ក្នុងដំណាំ។

6. តើការផលិតបន្ថែមលាយគឺជាអ្វី ហើយតើវាធ្វើឱ្យបាក់បែនបានយ៉ាងដូចម្តេច? ការផលិតលាយបានរួមបញ្ចូលការដាក់បន្ថែមដោយប្រើឡាស៊ែរ និងការកាត់បន្ថយ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យបង្កើតរចនាប័ទ្មស្រាល និងបានប៉ះពាល់បានល្អបំផុត ដោយដាក់បន្ថែមសារធាតុតែនៅទីកន្លែងដែលចាំបាច់ប៉ុណ្ណោះ ដើម្បីបន្ថយទម្ងន់រចនាសម្ព័ន្ធ និងការខ្ជះខ្ជាយសារធាតុ។