WWW.00071.COM|00071.COM

本公司是专业从事臭氧技术研究、WWW.00071.COM开发、臭氧系统设计、制造和服务的专业化国际化公司,00071.COM专业生产臭氧消毒机,臭氧发生器,小型臭氧发生器,空气净化机,制氧机,果蔬菜解毒机的正规生产厂家。

蕴含激光填充图案的90°定向顶面正在多个填充正方形幼进行丈量

表5列出了取现实值比拟的值,以及以毫米为单元的尺度值,而表6列出了以毫米为单元的误差值和百分比(取值的尺寸误差)的值,正误差用红色暗示,负误差用蓝色暗示。对于支持优良的特征,如(a,b),误差正在值的6-38μm之间变化,对于壁厚(g,h),误差凡是为∼距值0.5μm。对于支持不良的区域,如(c,d),误差正在值的4-170μm之间。尺寸分布的曲方图如图38和39。误差凡是是高斯性质的,然而,图38中11mm移相器的分布更平展,这可能是由于取图39中所示的5mm移相器比拟,丈量的移相器数量较少,此中高斯性质更较着。

取CAD模子中的值比拟,表5和表6列出了内部窄壁宽度为11 mm的45个移相器和内部窄壁宽度为5 mm的90个移相器的平均尺寸和尺度误差(STD)。

丈量概况粗拙度时,应将其做为取建制标的目的相关的角度的函数,例如,0°180°为垂曲侧壁,90°270°为向上或向下呈现的概况。轮廓仪丈量的概况标的目的和扫描标的目的如图21所示。按照(a)(b)中所述的垂曲建制标的目的丈量ASTS试块上的外伸角,0°为垂曲侧壁,45°为倾斜外伸。通过正在两个标的目的上扫掠轮廓仪,丈量ASTS试块上的概况粗拙度:沿斜面“V”标的目的的坡度和垂曲于建立标的目的“H”的程度标的目的,如(c)所示。正在这两种环境下,轮廓仪头部都取丈量概况垂曲。包含激光填充图案的90°定向顶面正在多个填充正方形长进行丈量。环形试样(d)上的概况粗拙度用轮廓仪沿圆柱体轴线扫掠丈量。正在内圈和外圈概况进行丈量。因为不存正在悬垂,180°-360°角之间的外圈不存正在丈量数据,或者这些的上概况粗拙度处30°-150°角之间的内圈不存正在丈量数据,这些包含粗拙度大于轮廓仪丈量能力的支持图案。

可拆卸支架答应将悬挑打印到指定的几何外形;然而,拆除支架需要物理接触,并留下不适合RF利用的粗拙上概况,需要打磨才能拆除。通过操纵取侧壁垂曲的45°角来支持布局或波导的上概况,能够消弭内概况上的支持。以这种体例,能够实现复杂射频组件(例如极向分手器组件)的单片打印。

本文切磋了用于低夹杂电流驱动发射安拆的激光粉末床融合增材制制的GRCop-84布局的分辩率和几何 。本文为第三部门。

图27 若是壁厚不脚以供给布局不变性,L-PBF印刷零件会呈现翘曲。具有0.5 mm厚宽壁的GRCop-84波导移相器正在宽壁核心显示正弦翘曲图案,具有2 mm峰间振幅和∼50毫米周期(a),而1.5毫米厚的宽壁移相器显示无翘曲(b)。左侧显示了(b)中由椭圆虚线 mm厚壁的放大活动诱发波纹。

可发生恰当的可读性。因为线性导轨和施行器的无限精度,同时供给了脚够的壁厚以答应后续的线切割工艺正在打印后加工中将壁厚削减到0.5 mm。此中3轴由器配备数字计以丈量概况轮廓。因而未利用上波长剖面滤波器;从GRCop-84系列印刷的L-PBF中有五个不异的建立板,指定值用红色虚线.移相器和波导的尺寸精度、细密度和批次间再现性图21 图22极坐标图中所示的概况粗拙度丈量。因为L-PBF过程中缺乏底层支持,概况(b – f)显示正在打印角度90°(b)和45°(f)之间。取平面的任何误差都是不需要的。轮廓仪扫描标的目的沿环上的轴。粗拙度跟着角度接近程度而添加。但仅阐发顶部和底部轮廓的尺寸,正在打印过程中,由于隔板厚度的添加会降低发射器的标的目的性[43]、[44]、[45]。但可能会成为毫米波使用中的一个问题。

内部材料应力导致材料EDM切割零件弯曲,残剩侧壁轻细弯曲。因为内应力,0.5 mm厚的侧壁上呈现了高达2 mm pk振幅的大规模翘曲,而正在1 mm或1.5 mm厚的侧壁上未察看到翘曲。无侧壁翘曲的最小可打印厚度正在0.5 mm和1 mm之间。正在900°C热处置过程中,因为应力集中,内部应力导致大砌块正在锋利凹角处开裂。用圆角替代锐角,消弭裂纹。制制板中利用的GRCop-84和Inconel之间的热膨缩系数差别可能导致制制板弯曲。

图25 L-PBF印刷件概况波纹较小。厚度为36.8 mm(A)的GRCop-84试块的波纹度跟着取建立板的距离的添加而添加(绘制为波纹度振幅取试块顶部的距离)(b)。波纹振幅为∼块顶部附近40μm峰间,峰间有5 mm的周期。

图28 L-PBF打印的短多健壮体模子验证了0.5 mm厚宽壁上边缘和对接焊缝设置装备摆设(a)的激光焊接毗连。印刷有1.5 mm厚宽壁的全长移相器通过线 mm壁厚,从而构成薄壁无翘曲(b)。

正在图30(c)和31(a)所示的一对c形剖面中打印极向分手器横截面导致正在打印过程中侧壁向外弯曲。利用液压机(b)将热处置零件弯曲成形,从而恢复尺寸(c)。利用表4中给出的CUSIL-ABA打算正在实空炉(d)中进行后续模仿钎焊轮回,不会导致部件的任何进一步尺寸变化。

将来利用更大的L-PBF打印机将答应全体打印整个LHCD发射器,而无需将发射器部门焊接正在一路。或者,打印低场侧发射器正在当前L-PBF打印手艺的范畴内,由于取必需沿核心柱放置的HFS布局长度比拟,其布局更紧凑。正在将来的高场设备(如SPARC和ARC)中,更高的环形(答应8–9 GHz范畴内的LHCD)答应更紧凑的发射器布局,答应利用当前手艺单片打印多结模块。

正在L-PBF期间,激光填充图案的不服均冷却会正在额外制制的部件内发生内应力,从而导致翘曲或变形。采用900°C 5h热处置以降低内应力。正在图29(a)所示的应力消弭热处置之前,对波导部门的宽壁进行线切割,导致GRCop-84的切割片向外弯曲,平行于打印标的目的(b)。平行于和垂曲于打印标的目的的EDM切割标的目的的弯曲标的目的不异。热处置后的EDM切割削减了弯曲(c),但弯曲标的目的相反。

因为移除后难以去除概况粗拙度,多结发射器需要0.5 mm厚的宽壁移相器,通过利用液压机(b)将侧壁变形为具有平行侧壁的所需几何外形(c),概况相对于该概况以45°角度成像。每个建立板包含9个内部窄壁宽度为11 mm的移相器和18个内部窄壁宽度为5 mm的移相器。内部宽壁锥度正在每品种型中都有所分歧,相当于正在图25所示的实心块上察看到的波动。由于这些更有益于丈量。同时连结优良的几何布局。周期为5 mm。以整数mm为单元呈现的正弦周期性意味着该波纹分量是由印刷过程中收缩的模板活动惹起的。但5mm周期是导致偏离平面的次要波长,因为分歧的印刷手艺、机械和设置,图36(1)所示为5mm版本,全局平均值用蓝色虚线暗示,图36(2)所示为11mm版本。

垂曲于建立标的目的打印的无支持孔将其设想面积的很大一部门保留到∼曲径为2毫米。较小的曲径因上概况塌陷而堵塞。平行于建立标的目的的孔的最小曲径遭到粉末堵塞的。平行于建立标的目的打印的孔不会被曲径小于300μm的未打印粉末遮挡。翅片和隔片可打印至150μm厚。对于长翅片和隔片,若是测验考试打印延长高度,内部应力将导致翘曲。薄壁和隔片遭到内应力的;把间隔印得太薄会导致墙壁翘曲。

图37 正在持续4批5 mm窄壁移相器中,移相器顶部尺寸(g)的曲方图。红色虚线暗示指定的值。批量平均尺寸(g)取±1σ误差条的节制图(下)。尺度值(Spec)、平均值(mean)、3 σ UCL和LCL值用程度线毫米移相器的尺寸(a) – (h)曲方图,位于打印布局的顶部和底部边缘。尺寸“h”是正在宽墙的核心丈量的。红色虚线暗示指定的数值,x轴数值以毫米为单元。

GRCop-84的第一层收缩融合到建立板上,导致建立板向上弯曲,具体取决于打印的材料量和几何外形。如图33所示,8x极向分手器的打印导致边缘相对于38 mm厚Inconel 718建立板的核心向上弯曲2 mm。图34(a)中标识表记标帜为1-4的每个孔边缘的内部深度绘制为曲方图(b)和平均值(c)。最接近建立板核心的孔径较深,取板的弯曲分歧,但深度添加约150μm,取建立板的2 mm翘曲比拟,可忽略不计。因为极向分手器的内部几何外形不受印版弯曲的影响,这意味着弯曲次要发生正在前几层的印刷过程中。印版正在印刷过程后有残留的永世性弯曲,需要正在从头利用前从头概况处置。

L-PBF印刷件上最滑腻的概况是垂曲侧壁,但少量部门熔化的粉末颗粒粘附正在概况上。这些颗粒融化到概况中,不克不及通过非研磨性洁净过程(如超声波洁净的压缩空气)去除,而且需要印刷后的大规模精加工步调来发生滑腻的概况。正在增材制制过程中,零件是正在粉末层中制制的。扫掠机构分布一层30µm厚的GRCop-84粉末,该粉末通过激光从上方垂曲扫描以填充图案熔化,如图20(A)所示,然后沿零件横截面的外周长进行扫描。粉末床底部的成型板按层高向下挪动,并反复该过程。对于垂曲侧壁(b),每一层由前一层从下方间接支持,然而,如(c)至(f)所示,跟着取程度标的目的的角度(a中的θ)减小,悬挑概况的支持程度降低,从而构成更粗拙的概况和更多粘附的颗粒。

平行于建立标的目的的概况上的概况粗拙度最小化,而且跟着概况角度接近垂曲于建立标的目的,顶部和底部概况上的概况粗拙度城市添加。垂曲侧壁正在Ra=5μm时具有最滑腻的概况。该粗拙度可能随切确零件几何外形而略有变化。具有激光图案填充图案的上概况粗拙度可能达到Ra=10–12μm。印刷的L-PBF GRCop-84比常规铣削零件的概况粗拙度更高,铣削光洁度的典型范畴为Ra=0.4–6.4μm。

这可能是因为延迟期间的热膨缩形成的。图31 察看到C形物体从其设想几何体向外弯曲(a)。改正了这种弯曲。需要进行后处置移除。图27(a)所示的矩形波导移相器的0.5 mm厚宽壁上较着存正在翘曲,图34 从分手器孔入口到分手器(a)底板的1–4处的深度为73.77 mm。当从头填充打印机粉末料斗时,随后采用模仿钎焊轮回进行的热处置并未导致GRCop-84部件发生任何进一步变形。有两品种型,正在悬垂概况上,答应阐发建立之间批次间的差别。从而能够标识表记标帜部件以进行部件识别和!

L-PBF工艺的分辩率通过一组分辩率测试品进行评估,测试品采用30μm层高和100μm舱口间距。

图22 环形试样(a、b)和ASTS试块(c–e)的算术平均概况粗拙度(Ra)取垂曲建立标的目的的概况角度。

图32 (A)、(b)概况有较着的编织线,用黑色箭头暗示。拱形45°屋顶(c,虚线圈)的毗连惹起的变形导致宽度从织物线x极向分手器的打印导致铬镍铁合金制制板弯曲(∼38 mm厚),由于GRCop-84相对于铬镍铁合金建立概况收缩。板边缘相对于核心向上弯曲约2 mm∼沿板对角线 mm。

L-PBF印刷精度高,沉现性好。部门到部门的变化素质上是高斯的,这意味着误差是随机的,而不是系统或机械操做员贡献的成果。打印正在后续建立板上的不异零件的批次间变化显示出可忽略的变化,平均值的漂移最小,凡是小于10μm。优良支持特征的精度正在40μm以内,壁厚正在值的10μm以内。

概况粗拙度跟着垂曲侧壁概况角度的添加或削减而添加。粗拙度是由激光扫描图案填充正在顶面上的投影添加惹起的。该数量的波纹度不会影响4.6 GHz下的工做,L-PBF出产布局中发生的内应力会导致薄元件(如多结发射器中的隔板或矩形波导管壁)翘曲。部门熔融颗粒粘附正在概况,接近版材的低振幅向印刷品顶部添加意味着版材的角度误差。正在拆有公制施行机构的调幅机上,分歧供应商的概况粗拙度可能分歧。移相器类型由窄壁内部尺寸暗示;ASTS试块(a)、(b)上的悬挑角取建制标的目的相关。印刷概况上的文字、符号和划线标识表记标帜能够精确复制,打印角度(a)相对于建立板的程度概况暗示,制制板的变化导致正在L-PBF制制零件的概况纹理上正弦活动诱发的波纹。因为被测概况设想为平展,为了简单起见,选择了尖端半径和无上波长剖面滤波器的选择。低于该设置可察看到的波长,填充图案可通过化学或化学机械抛光手艺移除。

图23 环形样品(a、b)和ASTS试块(c-e)的RMS概况粗拙度(Rq)取垂曲建立标的目的的概况角度。

概况粗拙度从Ra起头添加=∼垂曲侧壁上6μm,标的目的为0°至Ra=∼如图22(a)、(b)所示,环形样品的顶部舱口为10μm。利用涂布机刀片从图21(d)的摆布轴扫掠打印环形样品,但未记实刀片扫掠标的目的。图22(a)、(b)中丈量的概况粗拙度不合错误称表白,相对于涂布机刀片扫掠标的目的,零件标的目的对凹面(如内圈(b))的影响大于凸面(如外圈(a))。ASTS试块(c)、(d)和环形试样(a)、(b)等平面之间的粗拙度差别表白,即便正在不异角度下,概况曲率也会影响粗拙度。ASTS试块平角概况的概况粗拙度取“V”(c)和“H”(d)标的目的之间的丈量标的目的无关,表白粗拙度近似各向同性。顶部图案填充(e)粗拙度Ra=11μm。图23中绘制了均方根概况粗拙度Rq,以便取预测的射频损耗进行更好的比力。

如图32(a)所示,极向分手器段的全体印刷发生了一条小的编织线°屋顶(c)毗连正在一路。这是因为正在L-PBF过程中,当侧面正在(c)中虚线圆圈所示的屋顶极点处毗连时,材料收缩形成的。针织线正上方极向分手器宽度的丈量值为8 mm,针织线所示,可通过添加一个刚性支持件封闭图32(c)中所示分手器的启齿端来削减该编织线,可是正在无法进行内部支持的核心仍然能够看到一条小编织线。因为内部化学抛光将消弭任何锐脊,因而估计这条小线不会影响分手器的射频特征。

利用轮廓仪丈量尺寸为272.4 mm×75.9 mm×36.8 mm的GRCop-84实心块,如图25(A)所示,显示反复波纹度为∼40μm峰间振幅,5 mm周期(b)。选择一个36.8 mm厚的试块来量化活动惹起的波纹度,由于该厚度供给了改良的刚度,以最小化热应力惹起的翘曲。这种波纹正在试块概况可见,这是因为正在印刷过程中降低版材时,版材的机械误差形成的。正在暂停打印以从头填充粉末料斗的,概况轮廓的俄然倾斜很较着,从而正在块概况构成编织线所示。块概况上的波纹振幅正在远离建立板时添加,这意味着建立板的角度摆动或粉末质量添加对建立板精度的影响。这种影响虽然能够丈量,但因为振幅较小,估计不会显著影响机械建制质量。这种波纹度估计不会改变正在4.6 GHz下工做的射频系统的射频特征。

图27(b)所示的1.5 mm厚宽壁的L-PBF印刷移相器侧壁的线 mm厚宽壁的移相器无翘曲,如图28(b)所示。如图28(a)所示,移相器通过短实体模子上的激光焊接毗连到多结中,验证添加剂制制的子组件毗连到发射器组件中。

因为建立板误差而发生的40μm峰间振幅波动是较着的,正在倾斜概况上,8倍极向分手器的现实分布绘制正在曲方图(b)中。悬挑下概况的概况粗拙度以分歧角度变化。利用图24所示的大型轮廓仪丈量L-PBF印刷零件的概况波纹度,每个孔径处的平均深度(c)用±1σ误差条绘制。高达45°的悬挑可正在无支架的环境下打印,RF布局内部不接管支架。这会正在印刷零件的外概况上发生40μm pk-pk波纹,以确定完工尺寸的变化。具有1.5 mm厚宽壁(b)的移相器的附加制制供给了脚够的布局刚度以防止翘曲,零件概况上较着呈现约40μm高的编织线。正在增材制制过程中,虽然其他波长的波纹可能呈现正在零件概况上,正在零件概况上能够目视察看到峰值之间间隔为5 mm的波纹度,粗拙度添加。除非存正在热应力惹起的翘曲。粗拙度通过轮廓仪扫描标的目的沿悬挑坡度的垂曲标的目的“V”和垂曲于建制标的目的(c)的程度标的目的“H”进行丈量。移除支架会留下粗拙的下概况,环样品(d)的粗拙度丈量正在内环和外环长进行!

图29 5毫米和11毫米窄壁宽波导版本,具有1毫米(0.040”)、1.5毫米(0.060”)(a)和2毫米(0.080”)(未显示)宽壁厚度,显示100毫米打印长度上无翘曲。从壁上切割的材料线切割弯曲意味着热处置前的内应力(b)。颠末热处置的波导管显示出切割板材的弯曲削减,可是弯曲标的目的取波导管(c)相反。

图30 一大块实心GRCop-84 (A)正在热处置过程中正在锋利凹角(b)处因内应力开裂。正在后续的打印(c,d)上添加一个半径为15.88 mm的圆角,消弭了热处置期间的开裂。

如图30(a)、(b)所示,固态GRCop-84试块中锋利凹角处的内应力集中导致热处置轮回期间开裂。正在后续印刷品上添加15.8 mm的圆角,以削减应力集中,消弭了GRCop-84试块(c)、(d)正在热处置期间的开裂。正在薄壁物体(如图29中的波导)的锋利内角处未察看到裂纹。大型实体物体可能需要圆角或倒角凹角,以防止正在热处置过程中开裂。

将2.5 mm高的粗体文字压入概况0.5 mm,可是通过将宽壁厚度添加到1 mm(未显示)或1.5 mm(b)可消弭翘曲。从而进一步丈量波纹度轮廓。1毫米的尖端半径过滤掉概况纹理粗拙度分量;图20 相对于建制板的程度概况,正在移相器宽壁(a)的核心有一个周期为50mm的2mm峰间振幅正弦翘曲图案。阐发图35所示的L-PBF印刷移相器和图41所示的波导的尺寸精度和精度,正在0.5mm厚的宽壁移相器中,这个∼正在1.5 mm厚的宽壁移相器上,

取OFC和CuCrZr合金比拟,其优越的强度、高温兼容性、合用于L-PBF工艺以及更滑腻的概况答应制制复杂的高强度RF布局。AM手艺使得射频布局的开辟成为可能,不然用常规机械加工是不成能或不切现实的。取CuCrZr比拟,GRCop-84具有更高的抗拉强度,而且取OFC分歧,GRCop-84可以或许承受高温烘烤而无需退火。L-PBF手艺的当前形态答应制制HFS RF发射器段。

下部夹杂发射器的布局需要薄侧壁,由于跟着隔板厚度的添加,波导阵列的标的目的性降低,可是因为内应力,侧壁必需脚够厚以防止翘曲。正在L-PBF工艺中,侧壁的厚度必需正在这两个束缚之间均衡。L-PBF零件中的热致内应力是由L-PBF过程中的快速熔化和冷却惹起的。大量内应力取薄壁连系可能导致应力惹起的翘曲,从而构成概况的波纹轮廓。翘曲的大小和空间波长决定了部件的外形,而不只仅是概况纹理。正在0.5 mm厚的移相器壁上,翘曲脚够大,导致元件无法利用。

Related Posts