Proces direktnega nanašanja kovinske žice z uporabo anularnega laserskega žarka : doktorsko delo

slovenski

doktorska dela

2021

anularni laserski žarek   delež osvetljenosti obdelovanca   direktno lasersko nanašanje žice   disertacije   geometrija nanosov   stabilnost procesa

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za strojništvo
(Obvezni izvod spletne publikacije)

Za izdelavo kovinskih komponent z uporabo dodajalnih tehnologij se zaradi svojih prednosti pogosto uporablja tudi proces direktnega laserskega nanašanja žice (DLNŽ). V okviru doktorskega dela smo preučili vpliv procesnih parametrov na stabilnost procesa DLNŽ z uporabo anularnega laserskega žarka (ALŽ). Uporaba ALŽ omogoča dovod žice v talilni bazen v osi laserskega žarka ter simetrično in sočasno osvetljevanje konca žice in obdelovanca v različnih deležih. Slednje smo opisali z novim procesnim parametrom, deležem osvetljenosti obdelovanca (DOO). Za karakterizacijo stabilnosti procesa smo podrobno eksperimentalno analizirali začetno in stacionarno fazo procesa ter okarakterizirali izdelane nanose. Pokazali smo, da je za uspešno izvedbo začetne faze potrebna natančna časovna sinhronizacija moči laserskega žarka in hitrosti podajanja žice ter obdelovanca. Najbolj robustno izvedbo začetne faze in prehod v stacionarno fazo dosežemo z začetno lego konca žice na obdelovancu. Pri tem sta pri izbranih hitrostih podajanja žice in obdelovanca začetna moč in moč laserskega žarka v stacionarni fazi procesa, ki zagotavljata stabilno izvedbo procesa, nelinearno odvisna od DOO. Izbor neustreznih parametrov rezultira bodisi v tvorjenju viseče kapljice ali v trku žice s površino obdelovanca. DOO vpliva tudi na obliko in geometrijo nanosov, in sicer višji DOO povzroči manjše dilucijsko razmerje, kar je v linearni korelaciji z izmerjenimi temperaturami talilnega bazena in obdelovanca. Fenomenološka obravnava procesa je pokazala, da so kompleksni vplivi procesnih parametrov na stabilnost procesa, obliko in geometrijske lastnosti nanosov poleg procesnega DOO posledica številnih fizikalnih pojavov, vključujoč odboje laserskega žarka, prevoda toplote in Marangonijevega toka v talilnem bazenu.

15.05.2023