مقصد پيچيده بقايا دٻاءُ کي گهٽائڻ، خرابي ۽ ٿلهي اناج ۾ پيدا ٿيندڙ ليزر cladding پتلي پليٽ جي عمل، ۽ جي معيار کي بهتر ڪپڙا پرت ۽ حصن اسيمبلي جي reliability. طريقا ليزر ڪلڊنگ لاءِ هڪ هم وقت ساز گيس کولنگ جو طريقو تجويز ڪيو ويو آهي مائع نائٽروجن استعمال ڪندي نائيٽروجن کي ٿڌو ڪرڻ لاءِ. هڪ ڊبل ellipsoid گرمي جو ذريعو استعمال ڪيو ويو، ۽ درجه حرارت تي منحصر thermophysical پيٽرولر، گرمي جي وهڪري، گرمي تابڪاري، پاؤڊر-لائيٽ رابطي، ۽ استحڪام جي دوران مرحلن جي تبديلي جي ويڪرائي گرمي جو ڪردار جامع طور تي غور ڪيو ويو. هم وقت سازي گيس کولنگ سان ليزر ڪليڊنگ جو هڪ ٽي-dimensional عددي ماڊل قائم ڪيو ويو، ۽ عارضي درجه حرارت جي ميدان، پگھريل پول جي وهڪري جي ميدان ۽ دٻاء جي ارتقاء واري عمل کي مختلف کولنگ فاصلن (d) تحت عددي حساب سان ڪيو ويو. ساڳئي وقت، درجه حرارت جي فيلڊ جي ورڇ جي تصديق ڪئي وئي thermocouples، ۽ microstructure ۽ ڪوٽنگ جي سختي جو تجزيو ڪيو ويو اسڪيننگ اليڪٽران مائڪروسکوپي (SEM) ۽ مائڪرو هارڊنس ٽيسٽر ذريعي. نتيجو کولنگ نائٽروجن جو تعارف پگھليل تلاءَ جي مٿاڇري ۽ ٻاهرين ماحول جي وچ ۾ گرمي جي مٽاسٽا کي وڌايو، ان ڪري پگھليل تلاءَ جي گرمي پد جي ورڇ کي بهتر ڪيو ۽ پگھليل تلاءَ جي ٿڌي رفتار کي تيز ڪيو. روايتي ليزر ڪلڊنگ ۽ هم وقت ساز گيس کولنگ ليزر ڪلڊنگ جي پگھريل تلاءَ جي وهڪري جي ميدان ۾ تبديلي جو رجحان بنيادي طور تي ساڳيو آهي، جيڪو مرڪز کان چوڌاري هڪ وهڪري کي ڏيکاري ٿو، مرڪز ۾ هڪ ننڍڙي وهڪري جي رفتار سان ۽ ڪناري تي وڏي وهڪري جي رفتار سان. ، ۽ هڪ وهڪري جي رفتار پگھريل تلاءَ جي اڳيان ان کان به وڌيڪ پگھريل تلاءَ جي پويان. جڏهن کولنگ جو فاصلو 5 ملي ميٽر هوندو آهي، ته سبسٽريٽ جو وڌ ۾ وڌ پسمانده بقايا دٻاءُ 204 MPa کان 181 MPa تائين گهٽجي ويندو آهي، ڪلڊنگ پرت جي چوٽيءَ تي رهجي ويل دٻاءُ 190 MPa کان 172 MPa تائين گهٽجي ويندو آهي، ۽ انٽرفيس بانڊنگ ۾ بقايا دٻاءُ. ايراضي 234 MPa کان 211 MPa تائين گھٽجي ٿي، ۽ سبسٽريٽ جي ٻنهي پاسن تي وارپنگ جي خرابي پڻ 50٪ گھٽجي وئي آهي. جڏهن کولنگ جو فاصلو 10 ملي ميٽر هوندو آهي، ته ڪوٽنگ جي گرين ڍانچي کي خاص طور تي بهتر ڪيو ويندو آهي، وچ ۾ ڪالمن جي ڪرسٽل جي بي ترتيب ترتيب کي تمام گهڻو وڌايو ويندو آهي، ۽ ڪوٽنگ جي مائڪرو هارڊنس 348.2HV0.2 کان 375HV0.2 تائين وڌي ويندي آهي. نتيجو اهو طريقو مؤثر طريقي سان ذيلي ذخيري جي بقايا دٻاءُ ۽ خرابي کي گهٽائي سگهي ٿو، ۽ ليزر ڪلڊنگ ڪوٽنگ جي اناج ۽ مائڪرو اسٽريچر کي بهتر ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ هڪ نئون طريقو مهيا ڪري سگهي ٿو.

ليزر cladding عمل ننڍي گرمي متاثر زون، گهٽ dilution جي شرح، ۽ سٺي metallurgical bonding جا فائدا آهن. اهو وڏي پئماني تي مختلف صنعتي شعبن ۾ استعمال ڪيو ويو آهي جهڙوڪ آٽو موبائيل انڊسٽري، ايرو اسپيس، شپ بلڊنگ، ۽ پيٽروڪيميڪل. جڏهن ته، اصل ٺهڻ واري عمل ۾، ڪلڊنگ پرت جي مواد ۽ سبسٽريٽ جي وچ ۾ thermophysical خاصيتن ۾ فرق جي ڪري ۽ گرم علائقي ۾ اعلي درجه حرارت جي گريڊينٽ جي ڪري، مقامي حرارتي دٻاء تمام گهڻو آهي ۽ پلاسٽڪ جي خرابي ٿيندي آهي. ان کان پوءِ ٿڌ ۽ ڇڪڻ وارو مرحلو اعليٰ بقايا دٻاءُ پيدا ڪري ٿو، جيڪو آسانيءَ سان جزوي خرابيءَ جو سبب بڻجي ٿو، خاص ڪري پتلي ڀت وارن حصن ۾. هي خرابي سبب ٿي سگھي ٿو ته حصن کي اسيمبلي جي ضرورتن کي پورو ڪرڻ ۾ ناڪام ٿيڻ يا جزوي سار سنڀال جي دوران ناڪام ٿئي. هن مسئلي کي حل ڪرڻ لاء، لي گوانگچي وغيره. ليزر ڪلڊنگ پرت جي بقايا دٻاءُ جي ورڇ تي مختلف اسڪيننگ طريقن جي اثرن جو مطالعو ڪيو ۽ ذيلي ذخيري جي خرابي تي، ۽ معلوم ڪيو ويو ته بلاڪ اسڪيننگ جو طريقو ڪلڊنگ پرت جي بقايا دٻاءُ جي ورڇ کي خاص طور تي گهٽائي سگهي ٿو ۽ وارپنگ جي خرابي جي درجي کي بهتر بڻائي سگهي ٿو. substrate. بهرحال، هي طريقو مجموعي طور تي ڪلڊنگ جي ڪارڪردگي تي اثر انداز ڪري سگهي ٿو ۽ ڪلڊنگ پرت جي مجموعي غير همجنسي سبب ٿي سگهي ٿو. Du et al. 60 اسٽينلیس سٹیل تي هڪ Fe304 ليزر ڪلڊنگ پرت تيار ڪئي ۽ گرمي علاج ڪيو. نتيجن مان ظاهر ٿيو ته گرمي جي علاج کي مؤثر طور تي ڪوٽنگ ۾ بقايا دٻاء ۽ لٽي جي خرابي کي گهٽايو، پر مائڪرو هارڊنس کي پڻ گهٽايو. تنهن ڪري، هڪ ٽيڪنالاجي ترقي ڪري ٿي جيڪا موثر طريقي سان ڪنٽرول ڪري سگهي ٿي بقايا دٻاءُ ۽ ليزر ڪلڊنگ دوران خرابي، ليزر ڪلڊنگ جي پرت جي معيار کي بهتر بڻائڻ لاءِ وڏي عملي اهميت رکي ٿي.

هم وقت ساز گيس کولنگ ٽيڪنالاجي مقامي کولنگ ذريعي ليزر ڪلڊنگ جي درجه حرارت جي فيلڊ کي ترتيب ڏئي ٿي، پگھلڻ واري چينل جي پويان ۽ ٻنهي پاسن تي پلاسٽڪ اسٽريٽ جي ترقي کي ڪنٽرول ڪري ٿي، ۽ تيزيء سان سڪي وڃڻ واري ٿڌي ماخذ واري علائقي ۾ ڪلڊنگنگ ڌاتو ۾ مضبوط ٽينسلائي اثر پيدا ڪري ٿي، معاوضي لاء. ڪلڊنگ جي اعلي درجه حرارت واري علائقي جي کمپريشن جي حالت ۾ پلاسٽڪ جي خرابي، انهي ڪري ته ڪلڊنگ مڪمل ٿيڻ کان پوء، بقايا تناسلي دٻاء واري علائقي جي چوٽي جي قيمت کي ڪنٽرول ڪيو ويندو آهي، ۽ quenching پگھلڻ واري تلاء جي کولنگ جي شرح کي تيز ڪري ٿو، ان جي سڌاري کي فروغ ڏئي ٿو. اناج، ۽ ڪلڊنگ پرت جي مائڪرو ساخت ۽ ڪارڪردگي کي وڌيڪ بهتر بڻائي ٿو. Guan Qiao et al. تجويز ڪيل هڪ متحرڪ گهٽ-دٻاء ۽ اخترتي آزاد ويلڊنگ جو طريقو، جيڪو مؤثر طريقي سان پتلي پليٽ ويلڊنگ جي عدم استحڪام ۽ خرابي کي روڪي سگهي ٿو. Zhang et al. ليزر ويلڊنگ deformation ڪنٽرول لاء مناسب ويلڊنگ گئس جي هڪ متحرڪ کولنگ طريقو تجويز ڪيو. هي طريقو مائع نائٽروجن استعمال ڪري ٿو آرگن گيس کي ٿڌو ڪرڻ لاءِ، ۽ اڳتي هلي ٿڌي آرگن گيس کي کولنگ ميڊيم طور استعمال ڪري ٿو، جنهن جو ڊگھي لچڪدار خرابي تي سٺو ڪنٽرول اثر آهي. اهو طريقو 71 سيڪڙو تائين خرابي کي گهٽائي سگهي ٿو، ڊگھائي بقايا دٻاءُ 21 سيڪڙو، ۽ ڊگهي پلاسٽڪ جي دٻاءُ کي 14 سيڪڙو. Xie Hao et al. ٿلهي خشڪ برف کي ٻرندڙ وچولي طور استعمال ڪيو ويو آهي خاص طور تي ويلڊنگ جي خرابي کي گهٽائڻ ۽ ايلومينيم مصر جي پتلي پليٽن جي بقايا دٻاءُ کي گهٽائڻ لاءِ ، ۽ ويلڊ گڏيل جي ويلڊ علائقي جي مائڪرو اسٽريچر تي هڪ خاص سڌارڻ وارو اثر پيو. ليو وغيره. Ti6Al4V ٽائيٽينيم الائي ليزر ويلڊڊ جوڑوں جي مائڪرو اسٽريچر ۽ ميڪيڪل پراپرٽيز تي هم وقت ساز گئس کولنگ جي اثر جو مطالعو ڪيو. کولنگ آرگن گيس جو تعارف خاص طور تي پگھريل پول جي مٿاڇري ۽ خارجي ماحول جي وچ ۾ گرمي جي مٽاسٽا کي وڌايو، ان ڪري پگھليل تلاء جي درجه حرارت جي ورڇ کي بهتر بڻائي ٿو ۽ ويلڊ ميٽي جي مائڪرو هارڊنيس قيمت 423.7HV1.0 کان 453.7HV1.0 تائين وڌائي ٿي. ليزر ڪلڊنگ کي ليزر ويلڊنگ جو ساڳيو اصول آهي. في الحال، ليزر ڪلڊنگ ۾ هم وقت سازي گيس کولنگ ٽيڪنالاجي جي ايپليڪيشن تي ڪجھ مطالعو موجود آهن بقايا دٻاءُ ۽ خرابي کي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ.

هن مطالعي ۾، Q235 پتلي پليٽ جو هم وقت ساز گئس کولنگ تجربو لاڳاپيل سامان استعمال ڪندي ڪيو ويو، ۽ COMSOL سافٽ ويئر استعمال ڪيو ويو ليزر ڪلڊنگ کي ٺهڪندڙ ڪرڻ لاءِ thermoelastic-plastic finite element method جي بنياد تي، گرمي جي خاصيتن کي پورو حساب ۾ رکندي. ماخذ ۽ مواد، ۽ درجه حرارت جي ميدان، وهڪري جو ميدان، دٻاء ۽ ٻيا نتيجا ڳڻيا ويا. لاڳاپيل تجرباتي تقابلي تجزيو ڪيو ويو، ۽ بقايا دٻاءُ، پگھريل پول جي وهڪري جي ميدان ۽ مختلف کولنگ فاصلن جي وچ ۾ مائڪرو اسٽريچر جو تجزيو ڪيو ويو ته جيئن هم وقت ساز گئس کولنگ ٽيڪنالاجي کي بهتر بڻائي سگهجي.

1 تجرباتي مواد ۽ طريقا

1.1 تجرباتي مواد
ھن مطالعي ۾ استعمال ڪيو ويو Q235 بنيادي مواد ۽ 316L اسٽينلیس سٹیل پاؤڊر طور. ان جي ڪيميائي جوڙجڪ جدول 1 ۾ ڏيکاريل آهي. تجربا کان اڳ، Q235 جي مٿاڇري کي 400#~1000#SiC سينڊ پيپر سان پالش ڪيو ويو هو ته جيئن مٿاڇري جي آڪسائيڊس ۽ نجاست کي هٽايو وڃي.

1.2 تجرباتي طريقا
تجربي ۾ سنڪرونس گيس کولنگ اسسٽيڊ ليزر ڪلڊنگ سسٽم تيار ڪيو ويو، جيڪو HWF20 ليزر سسٽم، مائع نائٽروجن اسسٽيڊ کولنگ سسٽم ۽ حفاظتي گيس سسٽم تي مشتمل آهي. سڄي تجرباتي نظام جي جوڙجڪ شڪل 1 ۾ ڏيکاريل آهي. مائع نائيٽروجن ڊيوائس جي آئوٽليٽ تي نائٽروجن جو گرمي پد 1310K Thermocouple اليڪٽرانڪ ٿرماميٽر استعمال ڪندي ماپيو ويو. نتيجن مان ظاهر ٿئي ٿو ته خاص مائع نائٽروجن کولنگ ڊوائيس آئوٽليٽ نائيٽروجن جي درجه حرارت کي -40 ° C تائين گھٽائي سگھي ٿو. ڪلڊنگ جي عمل دوران، ڊوائيس گرمي جي ذريعن جي پويان هڪ خاص فاصلي تي سبسٽرٽ جي پوئتي جي هم وقت سازي جي پيروي ڪرڻ واري کولنگ حاصل ڪري سگهي ٿي، جلدي تمام گهڻي گرمي جذب ڪري، ۽ مؤثر طور تي تيز ٿڌي حاصل ڪري سگهي ٿي. تجربي ۾ استعمال ٿيل ليزر ڪلڊنگ جا پيرا ميٽر هي آهن: ليزر پاور 1 000 W، اسڪيننگ اسپيڊ 8 mm/s، ۽ پائوڊر فيڊنگ ريٽ 1.4 r/min. تجربو سنگل پاس ليزر ڪليڊنگ سان ڪيو ويو بغير کولنگ ۽ 5 ملي ايم، 10 ملي ايم ۽ 15 ملي ميٽر جي ٿڌي فاصلي سان. ليزر cladding عمل دوران، argon پگھريل تلاء جي حفاظت لاء استعمال ڪيو ويو.
گوائگنڊونگ Datie DK350 تار ڪٽڻ استعمال ڪندي ڪلڊنگ پرت جي ڊگھائي ۽ ٽرانسورس هدايتن سان گڏ نمونا تيار ڪيا ويا. پيس ڪرڻ ۽ پالش ڪرڻ کان پوءِ، ڪليڊنگ پرت جي ڪراس سيڪشن کي 10 سيڪنڊن لاءِ ايوا ريگيا سان ڳرايو ويو، الٽراسونڪ لهرن ۾ الڪوحل سان صاف ڪيو ويو ۽ پوءِ خشڪ ڪيو ويو. ڪوٽنگ جي حقيقي ڪراس-سيڪشنل مورفولوجيڪ پيرا ميٽرز کي الٽرا ڊيپٿ مائڪرو اسڪوپ (Keyence VHX-6000) استعمال ڪندي ماپيو ويو، ۽ نتيجن جو مقابلو عددي سميوليشن ڊيٽا سان ڪيو ويو ته جيئن حساب ڪتاب جي ماڊل جي اعتبار جي تصديق ڪئي وڃي. ليزر ڪلڊنگ کان پوءِ ذيلي ذخيري جي خرابي کي الٽرا ڊيپٿ خوردبيني استعمال ڪندي ماپيو ويو. خوردبيني جي ٽن-dimensional تصويرن جي ڪم جي مدد سان، ذيلي ذخيري جي خرابيء جي وچ واري حصي جي مورفولوجي کي 100 ڀيرا وڌيڪ ماپ ڪيو ويو. ڊيٽا جي درستگي ۽ مطابقت کي يقيني بڻائڻ لاءِ پيٽرول جي ماپ جو هر سيٽ ساڳئي پوزيشن تي ڪيو ويو. thermocouple استعمال ڪندي ڪلڊنگ جي عمل دوران درجه حرارت ماپ ڪئي وئي. ڪوٽنگ جي مٿئين، وچولي ۽ هيٺين حصن جي مائڪرو اسڪيننگ اليڪٽران خوردبيني (Zeiss SUPRA55) استعمال ڪندي تجزيو ڪيو ويو. هڪ مائڪرو هارڊنيس ٽيسٽر (TMHV-1000Z) استعمال ڪيو ويو سختي کي ماپڻ لاءِ هر 0.1 ملي ميٽر جي کوٽائي واري طرف ڪلڊنگ پرت ۾ (ٽيسٽ لوڊ 200 N، هولڊنگ ٽائيم 15 s).

2 ليزر ڪلڊنگ جي عددي ماڊل جو قيام

2.1 بنيادي مفروضا
ليزر ڪلڊنگ هڪ اهڙو عمل آهي جنهن ۾ پاؤڊر ۽ سبسٽريٽ گرميءَ جي ان پٽ کان پوءِ تيزيءَ سان ڳري ۽ مضبوط ٿين ٿا. ماڊل جي حساب جي درستگي کي يقيني بڻائڻ ۽ حساب جي ڪارڪردگي کي بهتر ڪرڻ لاء، ماڊل جي تعمير ۾ هيٺيان فرض ڪيا ويا [11,12]: (1) درجه حرارت سان لاڳاپيل مواد thermophysical خاصيتون JMatPro پاران ڳڻيا ويا آهن؛ (2) ليزر پلس، پائوڊر ڪيريئر گيس، شيلڊنگ گيس ۽ ڌاتو پائوڊر جو اثر ڪلڊنگ پرت جي مورفولوجي تي نه سمجهيو ويندو آهي. (3) پگھليل تلاءَ جو وهڪرو هڪ ناقابل دٻجي وڃڻ وارو لامينار وهڪري آهي، ۽ اهو سيال ڪشش ثقل ۽ واڌ ويجهه سان ڪم ڪندو آهي. پگھريل تلاءَ جي انٽرفيس تي شيلڊنگ گيس، پائوڊر فيڊنگ گيس ۽ پاؤڊر جا اثر نظرانداز ڪيا ويا آهن. (4) مطالعي دوران محيطي جو گرمي پد 293 ڪلو فرض ڪيو ويو آهي، ۽ حساب جي دوران صرف گرميءَ جي منتقلي ۽ گرمي جي شعاعن کي ذيلي ذخيري ۽ ڀرپاسي جي ماحول جي وچ ۾ سمجهيو ويندو آهي؛ (5) ڪلڊنگ مواد جي پيداوار وون ميسس جي پيداوار جي معيار جي تابعداري ڪري ٿي.

2.2 جاميٽري ماڊل ۽ ميشنگ
هڪ ٽي-dimensional عددي ماڊل قائم ڪيو ويو، جنهن ۾ سيال گرميء جي منتقلي، laminar وهڪري، متحرڪ mesh ۽ سڪل mechanics ماڊلز شامل آهن. ماڊل اصل سائيز 1:1 جي مطابق ٺاهيو ويو ۽ وڌيڪ صحيح حساب ڪتاب لاءِ ٻن علائقن ۾ ورهايو ويو. وچ واري علائقي ۾ هيڪسهيڊرل ميش استعمال ٿئي ٿي، ۽ ٻئي پاسا سبسٽريٽ کي ميش ڪرڻ لاءِ هڪ مفت ٽيٽراهڊرل ميش استعمال ڪن ٿا. ماڊل جا طول و عرض بالترتيب 150 mm × 60 mm × 2 mm ۽ 150 mm × 4 mm × 2 mm آهن، ۽ مجموعي طور تي 197,897 ڊومين يونٽن تي مشتمل آهي، جيئن شڪل 2 ۾ ڏيکاريل آهي. حساب ۾ استعمال ٿيل پيرا ميٽرز ۾ ڏيکاريا ويا آهن. جدول 2. شڪل 3 Q235 ۽ 316L مواد جي thermophysical پيراگراف مهيا ڪري ٿي. اهي پيرا ميٽرس COMSOL سافٽ ويئر ۾ انٽرپوليشن افعال جي صورت ۾ درآمد ڪيا ويا آهن، ۽ پوء ماڊل جي حدن جي حالتن کي بيان ڪيو ويو آهي ۽ حل ڪيو ويو آهي.

2.3 ڪنٽرول مساوات جي درجه حرارت جي ميدان، وهڪري جي ميدان، ۽ دٻاء جي ميدان
ليزر ڪلڊنگ جي عمل ۾ ملٽي فزڪس فيلڊ ڪپلنگ شامل آهي، ۽ ان عمل ۾ ماس، مومينٽم ۽ توانائيءَ جي بچاءَ جي مساواتون هن ريت آهن (1)-(3): شڪل ۾ فارمولا ڏسو.
𝐹 اهو حجم قوت آهي جيڪو سيال (N) تي ڪم ڪري ٿو، جنهن کي ظاهر ڪري سگهجي ٿو: شڪل ۾ فارمولا (4) ڏسو.
ڪٿي: 𝜌 مادي کثافت آهي (kg·m-3)؛ 𝑢 پگھريل تلاءَ ۾ وهندڙ وهڪري جي رفتار آهي (m·s-1)؛ 𝑡 وقت (س) آهي؛ 𝐶𝑝 مادي جي مخصوص گرمي آهي (J·kg-1·K-1)؛ 𝑇 درجه حرارت آهي (K)؛ 𝑇𝑚 آهي پگھلڻ جي درجه حرارت (K)؛ 𝑘 حرارتي چالکائي آهي (W·m-1·K-1)؛ 𝑄𝑚 ليزر گرمي جو ذريعو آهي (W·m-3)؛ 𝑃 سيال پريشر آهي (Pa)؛ 𝐼 يونٽ ميٽرڪس آهي؛ 𝜇 مائع ڌاتو متحرڪ ويسڪوسيٽي آهي (Pa·s)؛ 𝛽 پيداوار جي توسيع جي کوٽائي آهي (K-1)؛ 𝐾0 مشڪوڪ علائقي جي کوٽائي آهي، 𝐵 هڪ اعشاريه (0.001) آهي جنهن کان بچڻ لاءِ ڊنومنيٽر صفر آهي. 𝑓𝑙 مائع مرحلو حجم جو حصو آھي. شڪل ۾ فارمولا (5) ڏسو.
ڪٿي: 𝑠 ۽ 𝑙 ظاھر ڪن ٿا مضبوط مرحلو ۽ مائع مرحلو. پلاسٽڪ جي دٻاءُ واري فيلڊ جي حساب سان، وون ميسس جي پيداوار جو معيار استعمال ڪيو ويندو آهي فيصلو ڪرڻ لاءِ ته ڇا مواد پلاسٽڪ جي تبديليءَ مان گذري ٿو. فيصلي جو اظهار (6) ۾ ڏيکاريل آهي.
ڪٿي: 𝜎1، 𝜎2، 𝜎3 ظاھر ڪن ٿا بنيادي دٻاءُ جي x-axis، y-axis ۽ z-axis جي ترتيب سان (MPa)؛ 𝜎𝑠 نمائندگي ڪري ٿو مواد جي پيداوار جي طاقت (MPa). جڏهن سراسري دٻاءُ 𝜎̅ پيداوار جي طاقت 𝜎𝑠 کان گهٽ نه هوندو آهي، مواد پلاسٽڪ جي خرابيءَ مان گذرڻ شروع ڪندو آهي.

2.4 حد جي حالتون درجه حرارت جي ميدان، وهڪري جي ميدان ۽ دٻاء جي ميدان

2.4.1 گرمي جو ذريعو ماڊل
ڊبل ellipsoid گرمي جو ذريعو ماڊل جامع طور تي پگھلڻ واري تلاء جي سامهون واري آخر ۾ وڏي درجه حرارت جي درجي جي خاصيتن کي سمجهي ٿو ۽ حقيقي درجه حرارت جي ورڇ ۾ دم جي آخر ۾ ننڍڙو گرمي پد جي درجي تي. هن ماڊل ۾، گرمي جو ذريعو 𝑞𝑓 (W·m-3) اڳئين حصي ۾ ۽ گرمي جو ذريعو 𝑞𝑟 (W·m-3) پوئين حصي ۾ ترتيب ڏنل فارمولن (7) ۽ (8) ذريعي ظاهر ڪيو ويو آهي.
ڪٿي: 𝑝 ليزر پاور آهي (W)؛ 𝛼 ليزر توانائي ۾ مواد جي جذب جي شرح آهي، جيڪا هتي 0.5 تي مقرر ڪئي وئي آهي؛ 𝑉 ليزر ڪلڊنگ جي عمل دوران هلندڙ رفتار آهي؛ جاميٽري پيٽرول a, 𝑏𝑓, 𝑏𝑟، ۽ c ڊبل ellipsoid گرمي ماخذ ماڊل جا
مختلف طرفن ۾ ترتيب وار نيم محور جي ڊيگهه جي نمائندگي ڪن ٿا. شڪل 4 جي مطابق، انهن ماپن جا قدر آهن 1 mm، 1 mm، 1.5 mm، ۽ 0.4 mm، ترتيب سان؛ 𝑓1 ۽ 𝑓2 ظاھر ڪن ٿا توانائي ورهائڻ واري ڪوئفينٽس جي اڳيان ۽ پٺئين ڊبل ellipsoid گرمي جي ماخذ جي، جيڪي ترتيب وار 0.6 ۽ 0.4 آھن؛ 𝑡 ليزر جي عمل جو عرصو آهي (ص).
ليزر ڪلڊنگ جي عمل دوران، پگھليل تلاءَ ۽ ماحول جي وچ ۾ گرميءَ جو خاتمو خاص طور تي ڪنوڪشن 𝑞𝑐 (W·m-2) ۽ تابڪاري 𝑞𝑓 (W·m-2) پگھريل تلاءَ ۽ ماحول جي وچ ۾ ٿئي ٿو. مساواتون هن ريت آهن: شڪل ۾ فارمولا (9) ۽ (10) ڏسو.
ڪٿي: ℎ𝑐 آهي ڪنوڪشن گرميءَ جي منتقلي جي کوٽائي (W·m-2·K-1)؛ 𝑇𝑎𝑚𝑏 مقرر ڪيل محيطي درجه حرارت آهي (K)؛ 𝜎𝑏 آهي بولٽزمان مستقل (W·m-2·K-4)؛ 𝜀 مادي جي مٿاڇري جي خارج ٿيڻ واري آهي.
ليزر ڪلڊنگ جي وهڪري جي ميدان ۾، ڪيپيلري قوت مٿاڇري جي تڪرار جي صورت ۾ پيش ڪئي وئي آهي. مٿاڇري جو تڪرار پگھريل تلاء جي مٿاڇري تي ڪم ڪري ٿو، مٿاڇري جي وهڪري جي وهڪري کي محدود ڪري ٿو ۽ مارانگوني اثر پيدا ڪري ٿو. مساواتون هن ريت آهن: شڪل ۾ فارمولا (11) ڏسو.
ڪٿي: 𝛾1 خالص ڌاتوءَ جو مٿاڇري ٽينشن آھي (N·m-1)؛ 𝛾0 ريفرنس جي درجه حرارت تي مٿاڇري جو تڪرار آهي (N·m-1·K-1)؛ 𝑇𝑀 پگھلڻ جي درجه حرارت (K) آھي. پگھل چينل جي شڪل ليزر توانائي جي ورڇ ۽ پاؤڊر کثافت جي ورڇ جي وچ ۾ رابطي جي ذريعي طئي ڪيو ويندو آهي. Coaxial پائوڊر کاڌ خوراڪ اختيار ڪيو ويو آهي، ۽ پائوڊر گاس جي تقسيم آهي. 𝑉𝑝(m·s-1) جي مساوات آهي: شڪل ۾ فارمولا (12) ڏسو.
ڪٿي: 𝑚𝑓 آهي پاؤڊر فيڊنگ اسپيڊ (g·s-1)؛ 𝜂𝑝 پائوڊر جي استعمال جي ڪارڪردگي آهي؛ 𝜌𝑝 پائوڊر مواد جي کثافت آهي (kg·m-3)؛ 𝑟𝑝 ماس وهڪري ريڊيس (mm) آهي؛ 𝑧⃗ z طرف ۾ ویکٹر يونٽ آهي.
2.4.2 ٿڌو ذريعو ماڊل
نائيٽروجن گيس کي مائع نائيٽروجن ذريعي ٿڌو ڪيو ويندو آهي، جيڪو گرمي جي ذريعن جي پويان هڪ خاص فاصلي تي مقامي علائقي کي ٿڌو ڪرڻ لاء سبسٽريٽ جي سطح تي ڦوڪيو ويندو آهي. COMSOL تجزيي ۾ زبردستي ڪنوڪشن استعمال ڪيو ويندو آهي، ۽ ڪنوڪشن گرمي جي منتقلي جي گنجائش جو اظهار هن ريت آهي: شڪل ۾ فارمولا (13) ڏسو.
ٿڌي ماخذ جي مرڪز ۾ ڪنوڪشن گرمي جي منتقلي جي گنجائش ℎ𝑐(W·m-2·K-1)[19] هن ريت لکي سگهجي ٿو: شڪل ۾ فارمولا (14) ڏسو.
ڪٿي: ٿڌي ماخذ جو مؤثر ريڊيس 𝑟0 2 ملي ميٽر آهي؛ ڪمري جو گرمي پد 𝑇0 آهي 293 K؛ کولنگ نائٽروجن 𝑇𝐶 جو آئوٽليٽ گرمي پد 233 K آهي؛ جڏهن ته کولنگ اثر استعمال ڪيو ويو آهي Q235 اسٽيل سبسٽرٽ تي تجربا ۽ تخليق ۾، Q235 جا فزيڪل پيرا ميٽر استعمال ڪيا ويندا آهن ڪنويڪيشن گرمي جي منتقلي جي گنجائش جو اندازو لڳائڻ لاءِ. 𝛿 آهي ذيلي ذخيري جي ٿلهي (mm)؛ 𝜌 مواد جي کثافت آهي (kg·m-3)؛ 𝑐𝑝 مخصوص گرمي جي گنجائش آهي (J·kg-1·K-1)؛ 𝜕𝑇⁄𝜕𝑡 ٿڌ جي شرح آھي (K·s-1).

2.5 ماڊل جي تصديق
عددي ماڊل جي صحيحيت جي تصديق ڪرڻ لاء، تجرباتي تصديق ڪئي وئي. پگھلڻ جي اوچائي، پگھل جي کوٽائي، پگھلي ويڪر ۽ گرمي متاثر زون (HAZ) ڪوٽنگ جي ماپ ڪئي وئي اليڪٽران مائڪروسکوپي. شڪل 5 تجرباتي نتيجن ۽ ڪوٽنگ جي ڪراس-سيڪشنل مورفولوجي جي تخليقي نتيجن جي وچ ۾ مقابلو ڏيکاري ٿو. تقابلي تجزيي ذريعي، اهو معلوم ڪيو ويو آهي ته تخليقي قدرن ۽ تجرباتي ماپن جي وچ ۾ وڌ ۾ وڌ انحراف پگھلڻ جي اوچائي، ڳرڻ جي کوٽائي، پگھلي ويڪر ۽ گرمي متاثر ٿيل زون کان وڌيڪ نه هئي 1٪، 4٪، 2٪ ۽ 19٪. ، ترتيب سان، اهڙي نموني جي صحيحيت جي تصديق ڪري ٿي.

3 نتيجا ۽ تجزيو

3.1 درجه حرارت جي فيلڊ حساب ڪتاب جا نتيجا
قائم ڪيل درجه حرارت فيلڊ ماڊل جي بنياد تي، روايتي ليزر ڪلڊنگ ۽ سنڪرونس گيس کولنگ ليزر ڪلڊنگ (ڊي = 5 ملي ايم) جي درجه حرارت جي فيلڊ ورهائڻ واري ڪلائوڊ ڊراگرام تصوير 6 ۾ ڏيکاريل آهن. اهو ڏسي سگهجي ٿو ته هم وقت ساز گئس کولنگ جي درجه حرارت فيلڊ ورهائڻ جي حد روايتي ليزر ڪلڊنگ جي ڀيٽ ۾ تمام ننڍو آهي. گرمي متاثر ٿيل زون (800 K) ۽ پگھلڻ واري علائقي (1 800 K) جا آئسوٿرم قائم ڪرڻ کان پوءِ ، اهو معلوم ڪري سگهجي ٿو ته هم وقت ساز گيس کولنگ ڪلڊنگ جو 800 K isotherm پوئين پاسي ٿڌي ٿيڻ جي ڪري هڪ دائري جي ويجهو آهي ، جڏهن ته روايتي ليزر ڪلڊنگ جو isotherm هڪ ellipse جي ويجهو آهي. 1 800 K isotherm لاء، شڪل خاص طور تي تبديل نٿو ڪري. اهو ڏيکاري ٿو ته گرمي پد تي هم وقت سازي گيس کولنگ جو اثر خاص طور تي گرمي متاثر زون ۾ آهي. ان کان علاوه، ساڳئي ڪلڊنگ جي حالتن ۾، هم وقت سازي گيس کولنگ ليزر ڪلڊنگ جو پگھلڻ وارو تلاء روايتي ليزر ڪلڊنگ جي ڀيٽ ۾ هڪ مستحڪم حالت تي پهچي ٿو.
شڪل 7 روايتي ليزر ڪلڊنگ جي مٿاڇري تي درجه حرارت جي ورڇ ڏيکاري ٿو ۽ هم وقت ساز گيس کولنگ ليزر ڪلڊنگ سبسٽراٽس جڏهن ڪلڊنگ x = 120 ملي ميٽر تائين پهچي ٿي. شڪل 7 ۾ ڊيٽا ڏيکاري ٿو ته پگھريل تلاءَ جي سامهون، درجه حرارت جي ميدان جي ورڇ بنيادي طور تي ساڳي آهي، درجه حرارت جو درجو وڏو آهي، ۽ آئسوٿرمس گھڻا آهن. بهرحال، پگھريل تلاءَ جي پويان، هم وقت ساز گيس کولنگ جي گرمي پد جي ميدان ۾ روايتي ليزر ڪلڊنگ جي ڀيٽ ۾ denser isotherms آهن. هم وقت سازي گيس کولنگ پگھليل تلاءَ جي مٿاڇري ۽ ٻاهرين ماحول جي وچ ۾ گرمي جي مٽاسٽا کي وڌائي ٿي کولنگ نائٽروجن کي متعارف ڪرائڻ سان، مقامي گهٽ درجه حرارت واري علائقي کي ٺاهيندي. اهو پگھريل تلاءَ جي گرمي پد جي ورڇ کي بهتر بڻائي ٿو ۽ پگھريل تلاءَ جي ٿڌي شرح کي تيز ڪري ٿو.
شڪل 8 پگھلڻ جي مرڪز کان 3 mm (پوائنٽ A)، 6 mm (پوائنٽ B) ۽ 9 mm (پوائنٽ سي) تي درجه حرارت حاصل ڪرڻ جا وکر ڏيکاري ٿو. ليزر جي شعاعن جي ڪري، ليزر شعاع جي شعاع واري علائقي ۾ مواد تيزيءَ سان ڳري ٿو، ۽ ان علائقي ۾ مواد جو گرمي پد تيزي سان وڌي ٿو. جيئن ته ليزر شعاع جو گرميءَ جو ذريعو مختلف هنڌن تي منتقل ٿئي ٿو، تيئن گرم ٿيل علائقي ۾ مواد آهستي آهستي ٿڌو ٿيندو وڃي ٿو. ٺهيل حرارتي چڪر وکر تجرباتي حرارتي چڪر واري وکر سان مطابقت رکي ٿو، جيڪو بعد ۾ پگھريل پول جي وهڪري جي شرح ۽ دٻاء جي تجزيي لاء بنياد رکي ٿو.

3.2 رفتار جي وهڪري جي فيلڊ حساب ڪتاب جا نتيجا
مارانگوني قوت ليزر جي پگھلڻ واري تلاءَ ۾ سيال جي وهڪري لاءِ بنيادي قوت آهي. پگھليل تلاءَ ۾ مارانگوني قوت حرارت جي ورڇ ۽ مائڪرو اسٽرڪچر جي مضبوطي واري رويي تي اهم اثر پوندا، ان ڪري پگھريل تلاءُ جي ترقيءَ واري عمل کي تبديل ڪندي، مادي ۾ اندروني دٻاءُ پيدا ڪرڻ جو سبب بڻجندو، ۽ ان جي خرابي ۽ درگاهن جو سبب بڻجندو. . تنهن ڪري، اهو پگھلڻ واري تلاء جي حرڪت جو مطالعو ڪرڻ لاء وڏي اهميت رکي ٿو. پگھليل تلاءَ جي وهڪري جي ميدان جي تبديليءَ جو قانون حاصل ڪرڻ لاءِ، روايتي ليزر ڪلڊنگ ۽ هم وقت ساز گيس کولنگ ليزر ڪلڊنگ جي پگھليل تلاءُ جي وهڪري جي ورهاست کي چونڊيو ويو آهي، جيئن تصوير 9 ۾ ڏيکاريل آهي. شڪل ۾ تير وهڪري کي ظاهر ڪن ٿا. پگھريل حوض ۾ سيال جي هدايت. جيئن ته 316L اسٽينلیس سٹیل جي مٿاڇري جي ٽينشن جي گرمي پد جي کوٽائي منفي آهي، ان ڪري مٿئين مٿاڇري تي مائع ڌاتو مرڪز کان ماحول ڏانهن وهندو آهي، مرڪز ۾ گهٽ وهڪري جي رفتار سان ۽ ڪناري تي تيز وهڪري جي رفتار، ۽ وهڪري جي رفتار. پگھليل تلاءَ جي اڳيان، پگھريل تلاءَ جي پوئين پاسي واري وهڪري جي رفتار کان وڌيڪ آھي. اهو رجحان پگھليل تلاءَ جي مرڪز ۾ گرمي پد جي ننڍڙي فرق ۽ پگھليل تلاءَ جي سامهون وڏي درجه حرارت جي گريڊائنٽ 𝑑𝑇⁄𝑑𝑥 ​​جي ڪري آهي، جنهن جي نتيجي ۾ ٽينشن گريڊيئنٽ 𝑑𝛾⁄𝑑𝑥 پول جي سامهون ٿئي ٿو. آهستي آهستي وڌايو. مٿاڇري جو وڏو ٽينشن فرق مارانگوني ڪنوڪشن کي وڌيڪ مضبوط ڪندو، جنهن جي نتيجي ۾ هڪ اهڙو رجحان پيدا ٿيندو جنهن ۾ پگھريل تلاءَ جي سامهون وهڪري جي رفتار پوئين پاسي واري وهڪري جي رفتار کان وڌيڪ هوندي. اهو ڏسي سگهجي ٿو ته وهڪري جي ميدان ۾ روايتي ڪلڊنگ ۽ هم وقت ساز گيس کولنگ ڪلڊنگ جي تبديلي جا رجحان بنيادي طور تي ساڳيا آهن. جيئن ته سنڪرونس گيس کولنگ بنيادي طور تي پگھليل تلاءَ جي پوئين حصي تي ڪم ڪري ٿي، ان جو اثر پگھريل تلاءَ جي مجموعي درجه حرارت تي محدود آهي. تنهن ڪري، پگھريل تلاءَ جي اندر جي وهڪري کي خاص طور تي نه وڌايو ويندو، جيڪو پگھريل تلاءَ جي اندر تيز وهڪري جي ڪري غير برابر درجه حرارت جي ورڇ کان بچي ٿو ۽ مضبوط ٿيڻ واري عمل دوران ڪلڊنگ پرت ۾ بقايا دٻاءُ جي امڪان کي گھٽائي ٿو.
پگھريل تلاءَ ۾ وهڪري جي رفتار ۽ گرمي پد جي وچ ۾ لاڳاپن کي وڌيڪ مطالعي ڪرڻ لاءِ، پگھريل تلاءَ جي X طرف سان گڏ درجه حرارت، وهڪري جي رفتار ۽ درجه حرارت جي درجي کي مستحڪم حالت ۾ شمار ڪيو ويو، ۽ مخصوص تعلق حاصل ڪيو ويو جيئن ڏيکاريل آهي. شڪل 10. انگن اکرن موجب، اهو ڏسي سگهجي ٿو ته ليزر ايڪشن جي مرڪز واري علائقي ۾ پگھريل تلاءُ جو گرمي پد وڌيڪ آهي، جڏهن ته لاڳاپيل وهڪري جي رفتار گهٽ آهي. جيئن جيئن ليزر سينٽر پوائنٽ کان فاصلو وڌي ٿو، تيئن پگھريل تلاءَ جي ٻنهي پاسن تي وهڪري جي رفتار آهستي آهستي وڌڻ لڳندي آهي، خاص ڪري پگھريل تلاءَ جي اعليٰ درجه حرارت واري علائقي جي پردي ۾، جتي وهڪري جي رفتار چوٽيءَ تي پهچي ٿي. هن رجحان جو بنيادي سبب اهو آهي ته پگھريل تلاء جي مرڪز ۾ گرمي پد جي درجه بندي نسبتا ننڍڙو آهي، جڏهن ته ٻنهي پاسن تي گرمي پد جي درجه بندي تمام گهڻي وڌي ٿي. گرمي پد جي درجي جو رجحان ۽ وهڪري جي رفتار هڪجهڙائي رکي ٿي، جنهن مان اهو به ظاهر ٿئي ٿو ته پگھريل تلاءَ ۾ درجه حرارت جي گريڊئينٽ جي ڪري مٿاڇري جو ٽينشن گريڊيئنٽ اهم عنصر آهي جيڪو ڌاتو مائع جي وهڪري کي هلائي ٿو.

3.3 دٻاءُ واري فيلڊ جي حساب ڪتاب جا نتيجا
رهائشي دٻاءَ تي ٿڌي فاصلي جي اثر جو مطالعو ڪرڻ لاءِ، ٿلهي جي رخ ۾ ڪلڊنگ پرت جي ٽرانسورس ۽ وچين حصن ۾ رهجي ويل دٻاءُ جي تخليق ڪئي وئي، جيئن تصوير 11 ۾ ڏيکاريل آهي. جيئن تصوير 11(a) مان ڏسي سگهجي ٿو، ذيلي ذخيري کي ٿڌي ٿيڻ کان اڳ ۽ پوءِ، ترسيل رخ ۾ بقايا دٻاءَ واري وکر جا وڌ ۾ وڌ نقطا رستي جي ٻن سرن جي ويجھو نظر اچن ٿا، يعني پگھريل رستي جي ٻنهي پاسن جي ڪنارن جي ويجهو. پگھلڻ جي مرڪز کان وٺي ذيلي ذخيري جي پاسي تائين، بقايا دٻاءُ پهرين وڌڻ ۽ پوءِ گھٽجڻ جو رجحان ڏيکاري ٿو، جيڪو Huang Guoshun et al جي تخليقي نتيجن سان مطابقت رکي ٿو. [24]. اهو بنيادي طور تي ان حقيقت جي ڪري آهي ته ڊبل ellipsoid ليزر گرمي جو ذريعو مرڪزي علائقي ۾ وڌيڪ توانائي فراهم ڪري ٿو، جڏهن ته ڪنارن واري علائقي ۾ توانائي گهٽ آهي، جنهن جي نتيجي ۾ ڪلڊنگ جي پرت جي ڪناري تي پگھليل تلاء جي تيز ٿڌي شرح آهي. هي اڻ برابري کولنگ جي شرح گرمي جي مرڪز جي ويجهو واري علائقي کي وڌيڪ دٻاءُ برداشت ڪري ٿي. جڏهن ته، هم وقت سازي گيس کولنگ جي عمل کان پوء، اهو ڏٺو ويو ته ٽرانسورس بقايا دٻاء خاص طور تي گهٽجي ويو، ۽ ذيلي ذخيرو جي وڌ ۾ وڌ ٽرانسورس بقايا دٻاء 204 MPa کان 181 MPa تائين گهٽجي ويو، 11٪ جي گهٽتائي. شڪل 11(b) ڏيکاري ٿو ته پرت جي ٿلهي جي هدايت ۾، وڌ ۾ وڌ بقايا دٻاءُ ظاهر ٿئي ٿو بانڊنگ واري علائقي ۾ ڪلڊنگ پرت ۽ سبسٽرٽ جي وچ ۾. اهو بنيادي طور تي 316L ڪلڊنگ مواد ۽ Q235 سبسٽرٽ جي وچ ۾ ميخانياتي خاصيتن ۾ فرق جي ڪري آهي، خاص طور تي ٻنهي جي وچ ۾ حجم جي گهٽتائي ۾ اهم فرق، جيڪو دٻاء جي ڪنسنٽريشن جي ڪري ٿي. جيئن ته انٽرفيس بانڊنگ ايريا کان فاصلو ذيلي ذخيري سان وڌي ٿو، بقايا دٻاء جو قدر آهستي آهستي گھٽجي ٿو. اهو نوٽ ڪرڻ جي قابل آهي ته هم وقت سازي گيس کولنگ پرت جي ٿلهي جي هدايت ۾ دٻاء جي انتهائي نقطي جي تقسيم جي پوزيشن کي تبديل نٿو ڪري، پر بقايا دٻاء جي قيمت گھٽائي ٿي. ڪلڊنگ پرت جي چوٽي تي بقايا دٻاءُ 190 MPa کان 172 MPa تائين گھٽجي ٿو، ۽ انٽرفيس بانڊنگ ايريا ۾ بقايا دٻاءُ 234 MPa کان 211 MPa تائين گھٽجي ٿو. اهو بنيادي طور تي آهي ڇاڪاڻ ته نائٽروجن گيس مائع نائٽروجن ذريعي ٿڌي آهي، گرمي جي ذريعن جي پويان تيز درجه حرارت واري ڌاتو تي اسپري ڪيو ويندو آهي، جيڪو مؤثر طور تي تيز گرمي واري علائقي جي ايراضيء کي گھٽائي ٿو ۽ گرمي جي وچ ۾ ڌاتو جي مٿاڇري تي هڪ اهم تنصيب اثر پيدا ڪري ٿو. ذريعو ۽ ٿڌو ذريعو، جيڪو وڏي پيماني تي ٺهيل پلاسٽڪ جي خرابي کي ختم ڪري سگهي ٿو، تنهنڪري اهو مؤثر طريقي سان ريگيوليشن ۽ بقا جي دٻاء کي ڪنٽرول ڪري سگهي ٿو. نتيجن جي مقابلي ۾، جڏهن ٿڌي فاصلو 5 ملي ميٽر هوندو آهي، باقي دٻاء جو ڪنٽرول اثر بهترين آهي.

3.4 سبسٽريٽ جي خرابي
تصوير 12 ۾ ليزر ڪليڊنگ سبسٽرٽ جي خراب ٿيڻ جا نتيجا ڏيکاريا ويا آهن. اهو ڏسي سگهجي ٿو ته ٻنهي روايتي ليزر ڪلڊنگ ۽ سنڪرونس گيس کولنگ ليزر ڪليڊنگ وارپنگ ڊيفارميشن کي ڏيکاري ٿو، جنهن ۾ ميٽ چينل تمام گهٽ نقطي تي آهي ۽ وڌ ۾ وڌ خرابي ٻنهي تي ٿئي ٿي. گلي واري چينل جي پاسي. روايتي ليزر ڪلڊنگ جي مقابلي ۾، جڏهن ٿڌو فاصلو 5 ملي ميٽر آهي، اهو معلوم ٿئي ٿو ته ڪلڊنگ سبسٽريٽ جي وڌ ۾ وڌ خرابي 50٪ گهٽجي وئي آهي. اهو ئي سبب آهي ته هن پوزيشن تي ٿڌي ماخذ گيس جو اثر اعلي درجه حرارت واري علائقي جي حد کي گھٽائي ٿو، ٿڌي جي شرح کي تيز ڪري ٿو، ۽ پگھلڻ واري چينل جي اعلي درجه حرارت واري علائقي تي هڪ ٽينسل اثر پيدا ڪري ٿو جيڪو ٿڌو ۽ سڪي رهيو آهي. ، خاص طور تي بقايا compressive دٻاءُ کي گھٽائڻ ، ۽ مؤثر طور تي موڙيندڙ خرابي کي گھٽائڻ ، بقايا دٻاءُ واري دٻاءُ جي ڪري پيدا ٿيندڙ نازڪ عدم استحڪام جي دٻاءُ کان وڌيڪ.

3.5 مائڪرو اڏاوت
شڪل 13 نمونن جي مٿئين، وچولي ۽ ھيٺئين بانڊنگ علائقن جي مائڪرو اسٽريچر کي ڏيکاري ٿو بغير ڪولنگ ۽ مختلف کولنگ فاصلن جي. اهو ڏسي سگھجي ٿو ته ڪلڊنگ جي پرت ۽ ذيلي ذخيري سٺي ميٽيلرجيڪل بانڊنگ کي ڏيکاري ٿو، بغير ڪنهن خرابين جي، جهڙوڪ شگاف يا شموليت. ڪلڊنگ جي پرت جو مٿيون حصو بنيادي طور تي برابري واري ڪرسٽل تي مشتمل هوندو آهي، وچ وارو حصو هڪ مساوي يا ڪالمنر ڪرسٽل ڍانچي پيش ڪندو آهي جنهن ۾ مائل واڌ ويجهه هوندي آهي، ۽ هيٺيون علائقو پلانر ڪرسٽل تي مشتمل هوندو آهي. مضبوط ڪرڻ واري نظريي جي مطابق، گرمي پد جي درجي (𝐺 ) ۽ استحڪام جي شرح (𝑅 ) ڪوٽنگ اناج جي سائيز ۽ مورفولوجي تي هڪ اهم اثر آهي. ليزر ڪلڊنگ جي عمل دوران، سبسٽريٽ جي مٿاڇري تي پائوڊر تيزيءَ سان ڳريو ويندو آهي ۽ ليزر جي عمل هيٺ ڦهلجي ويندو آهي، ۽ پوءِ تيزيءَ سان ذيلي ذخيري جي گرميءَ جي خاتمي سان ٿڌو ٿيندو آهي. ليزر جي اثر جي ڪري، سڄي عمل دوران پائوڊر کي انتهائي تيز گرمي پد تي گرم ڪيو ويندو آهي، پر ليزر کان ذيلي ذخيري متاثر نه ٿيندي آهي، تنهنڪري 𝐺 قدر تمام وڏي آهي، نتيجي ۾ تمام گهڻي 𝐺⁄𝑅 قدر. تمام گهڻو وڏو 𝐺⁄𝑅 تناسب اهو طئي ڪري ٿو ته ڪوٽنگ ۾ ڪرسٽل جي نيوڪليشن جي شرح واڌ جي شرح کان وڌيڪ تيز آهي، جنهن جي نتيجي ۾ گرمي جي ڦهلائڻ واري هدايت ۾ انٽرفيس تي پلانر ڪرسٽل يا هوني ڪومب ڪرسٽل ٺهڻ ٿا. جيئن ته سالڊ-مائع انٽرفيس اڳتي وڌي ٿو، 𝐺 بتدريج گھٽجي ٿو ۽ 𝑅 نسبتاً وڌي ٿو، نتيجي ۾ 𝐺⁄𝑅 تناسب ۾ گهٽتائي اچي ٿي. هن وقت، پلانر ڪرسٽل ڪالمنر ڪرسٽل ڍانچي ۾ تبديل ٿي ويا آهن. جيئن ته 𝐺 قدر گھٽجي ٿو، گرمي ٻنهي پاسن تي گڏ ٿيڻ شروع ٿئي ٿي، ۽ مرڪزي علائقي ۾ ڪرسٽل کي گرمي جي وهڪري جي طرف وڌڻ لاء نسبتا ڪافي وقت آهي، جيڪو شايد ڪالمن جي ڪرسٽل جو سبب بڻجي سگھي ٿو جيڪو اصل ۾ عمودي طرف وڌو ويو آهي. ترڪيب برابر ڪرسٽل ٺاهيو. جيئن ته سالڊ-مائع انٽرفيس اڳتي وڌندو رهي ٿو، پگھريل تلاءُ جو مٿو سڌو سنئون رابطي ۾ آهي ٻاهرين دنيا سان، جيڪو گرميءَ جي ضايع ٿيڻ جي شرح کي تيز ڪري ٿو. اهو عمل ڪرسٽل نيوڪليشن ۽ سولائيزيشن جي شرحن ۾ واڌارو ڪري ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ ڪلڊنگ پرت جي مٿاڇري تي ٺيڪ ٺهڪندڙ اناج پيدا ٿئي ٿو.
ان کان علاوه، کولنگ سان ۽ بغير مقابلي ڪرڻ سان، اهو معلوم ٿئي ٿو ته ڪليڊنگ پرت جو ڪرسٽل قسم ساڳيو آهي، ۽ کولنگ کان پوء ڪلڊنگ پرت جي ڪرسٽل سائيز بغير کولنگ جي ڪرسٽل سائيز کان ننڍو آهي. خاص طور تي جڏهن کولنگ جو فاصلو 10 ملي ميٽر هوندو آهي، ته مٿين مسواڙ واري ڪرسٽل جي ماپ گهٽ ۾ گهٽ قيمت تي پهچي ٿي، ڇاڪاڻ ته پگھريل تلاءَ جي تيز ٿڌي رفتار برابري واري ڪرسٽل جي مڪمل واڌ کي روڪي ٿي. وچ واري علائقي ۾، ڪالمن جي ڪرسٽل جي سائيز ٿڌي ٿيڻ کان پوءِ ننڍي ٿي ويندي آهي، ۽ وچ واري علائقي ۾ ڪالمنر ڪرسٽل جي بي ترتيب ترتيب ٿڌي حالتن ۾ تمام گهڻي وڌي ويندي آهي. ٿڌڻ واري حالت ڪالمنر ڪرسٽل جي ترقي جي طرف جي درجه حرارت جي درجه بندي کي عمدي طور تبديل ڪري ٿي، تنهنڪري انهن جي واڌ جي هدايت ۾ تبديلي اچي ٿي. عام طور تي، ٿڌي سان نموني ۾ روايتي ليزر ڪلڊنگ نموني جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ بي ترتيب ۽ سڌريل مائڪرو اسٽرڪچر آهي، جيڪو ڪوٽنگ جي ڪارڪردگي کي بهتر ڪرڻ ۾ مدد ڪري ٿو.

3.6 سختي
شڪل 14(a) مختلف ٿڌي فاصلن تي ڪوٽنگ جي مائيڪرو سختي ڏيکاري ٿي. اهو ڏسي سگهجي ٿو ته مائيڪرو هارڊنيس ويليو ڪلڊنگ جي پرت جي مٿئين پاسي کان سبسٽريٽ پوزيشن تائين گهٽجي وڃي ٿي، ۽ شڪل 14(b) ڏيکاري ٿو 316L ڪلڊنگ پرت ۽ Q235 سبسٽرٽ جي مختلف ٿڌي فاصلن تي اوسط مائڪرو هارڊنس جو مقابلو. نتيجن مان ظاهر ٿئي ٿو ته ٿڌي کان پوء، سختي بهتر ٿي وئي آهي. کولنگ سان گڏ ڪلڊنگ پرت جي سراسري سختي 5-29HV0.2 کان وڌيڪ آهي ان نموني جي بغير کولنگ جي. ڪلڊنگ جي پرت جي پويان 5 ملي ميٽر جي ٿڌي حالت ۾، ڪوٽنگ جو ٿڌو اثر خاص نه هوندو آهي ڇاڪاڻ ته مٿئين تيز گرمي واري علائقي جي ويجهو هجڻ جي ڪري، ۽ گرمي متاثر ٿيل زون جي سختي تمام گهڻو متاثر ٿئي ٿي. 10 ملي ايم جي پويان ٿڌي حالت ۾، ڪلڊنگ جي پرت جي سختي وڌيڪ خاص طور تي متاثر ٿيندي آهي جيئن کولنگ اڳتي وڌندي آهي. وڌيڪ کولنگ جي شرح تي، اناج جي سائيز گھٽجي ٿي ۽ اناج جي حدن جو تعداد وڌي ٿو، جيڪو مؤثر طور تي بي گھرڻ جي بي گھرڻ کي روڪي ٿو ۽ خاص طور تي ڪلڊنگ پرت جي سختي کي 40HV0.2 تائين وڌائي ٿو. تنهن هوندي، جڏهن ٿڌي فاصلي کي 15 ملي ميٽر تائين وڌايو ويندو آهي، ڊگهي فاصلي جي ڪري، ذيلي ذخيرو جي گرمي جي گھٽتائي جي شرح تمام تيز آهي، ۽ گرمي جي گهٽتائي تي ٿڌي جو اثر ننڍڙو آهي، جنهن جي نتيجي ۾ سختي ۾ گهٽ اهم بهتري آهي. تت ۾، اناج جي ريفائيشن جي درجي جي سختي ۾ تبديلي جو بنيادي سبب آهي. هڪ سٺي مائڪرو اسٽرڪچر هڪ اعلي ٿڌي شرح تي ٺهيل آهي، جنهن جي نتيجي ۾ ڪوٽنگ جي سختي ۾ اضافو ٿيندو آهي.

4 نتيجو

1) هم وقت سازي گئس کولنگ دوران ليزر cladding عمل، کولنگ نائيٽروجن مقامي گهٽ درجه حرارت جو سبب بڻجندي آهي، جنهن جو پگھلڻ واري علائقي جي گرمي پد تي ٿورو اثر پوندو آهي، پر گرميءَ کان متاثر ٿيل علائقي جي گرمي پد تي گهڻو اثر پوندو آهي، خاص ڪري پگھريل تلاءَ جي پويان. اهو اثر پگھلڻ واري تلاءَ جي پويان isotherms کي وڌيڪ گھڻ بنائي ٿو.
2) اهو ڏسي سگهجي ٿو ته روايتي ليزر ڪلڊنگ ۽ سنڪرونس گيس کولنگ ليزر ڪليڊنگ ۾ پگھليل تلاءَ جي وهڪري جي تبديليءَ جا رجحان بنيادي طور تي ساڳيا آهن، مرڪز کان چوڌاري هڪ وهڪري کي ڏيکاري ٿو، مرڪز ۾ ٿوري وهڪري جي رفتار سان ۽ ڪناري تي هڪ وڏي وهڪري جي رفتار، ۽ پگھريل تلاءَ جي اڳيان وهڪري جي رفتار پگھريل تلاءَ جي پويان کان وڌيڪ آهي. گرمي پد جي تبديليءَ جا رجحان ۽ وهڪري جي رفتار هڪجهڙائي رکي ٿي، جنهن مان اهو به ظاهر ٿئي ٿو ته پگھريل تلاءَ ۾ درجه حرارت جي گريڊئينٽ جي ڪري مٿاڇري جي ٽينشن گريڊيئنٽ، دھاتي مائع جي وهڪري کي هلائڻ جو اهم عنصر آهي.
3) جڏهن کولنگ جو فاصلو 5 ملي ميٽر هوندو آهي ته ذيلي ذخيري جو وڌ ۾ وڌ پسمانده رهجي ويل دٻاءُ 204 MPa کان 181 MPa تائين گهٽجي ويندو آهي، ڪلڊنگ پرت جي چوٽيءَ تي رهجي ويل دٻاءُ 190 MPa کان 172 MPa تائين گهٽجي ويندو آهي، انٽرفيس ۾ بقايا دٻاءُ. بانڊنگ زون 234 MPa کان 211 MPa تائين گھٽجي ٿو، ۽ سبسٽريٽ جي ٻنهي پاسن تي وارپنگ جي خرابي پڻ 50٪ گھٽجي وئي آهي. جڏهن کولنگ جو فاصلو 10 ملي ميٽر هوندو آهي، ته ڪوٽنگ جي گرين ڍانچي کي خاص طور تي بهتر ڪيو ويندو آهي، وچ ۾ ڪالمن جي ڪرسٽل جي بي ترتيب ترتيب کي تمام گهڻو وڌايو ويندو آهي، ۽ ڪوٽنگ جي مائڪرو هارڊنس 348.2HV0.2 کان 375HV0.2 تائين وڌي ويندي آهي.