Kuʻihao Kukui Laser, me kona wikiwiki kiʻekiʻe, pololei kiʻekiʻe a me nā ʻano pili ʻole, ua hoʻohana nui ʻia ma nā kahua e like me nā kaʻa, aerospace, a me nā mea uila, e hōʻike ana i nā pono kūikawā i ka pilina o nā mea like ʻole. Eia nō naʻe, ʻo nā māwae paʻa (Solidification Cracking) i hana ʻia i ka wā o ke kaʻina hana kuʻihao kekahi o nā kīnā koʻikoʻi e kaupalena ana i kāna noi ʻoihana. ʻO ka maʻamau, loaʻa kēia mau māwae i ka hopena o ka paʻa ʻana ma ka ʻāpana fusion (Fusion Zone), i hoʻoulu ʻia e nā hopena hui pū ʻia o ke kaumaha wela, ka hoʻemi ʻana o ka paʻa ʻana a me ka ʻili wai ma nā palena palaoa, e hōʻemi nui ana i nā waiwai mechanical a me ke ola luhi o ka hui.
1. ʻAno hana hoʻokumu
ʻO ke kumu o nā māwae paʻa e waiho ana i loko o ke koena o ka ʻili wai ma nā palena o ka palaoa ma ka hopena o ka paʻa ʻana. I ka wā o ke kaʻina hana paʻa, ua māhele ʻia ka loko wai i hoʻoheheʻe ʻia i ʻekolu mau ʻāpana: ka ʻāpana wai manuahi, ka ʻāpana wai i kaupalena ʻia, a me ka ʻāpana paʻa, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 1. Ma ka ʻāpana wai i kaupalena ʻia, ua ālai ʻia ke kahe o ka wai a ʻaʻole hiki ke hoʻoponopono i ke kaumaha i hana ʻia e ka emi ʻana o ka paʻa ʻana, e hopena ana i ka hoʻokaʻawale ʻana o ka palena palaoa. ʻO ka lakio o ka ikehu palena palaoa (γgb) i ka ikehu interface paʻa-wai (γsl) e hoʻoholo ai i ke kūpaʻa o ka ʻili wai: inā γgb < 2γsl, ʻaʻole paʻa ka ʻili wai a hana ʻia ka hui ʻana o ka palaoa; i ka ʻaoʻao ʻē aʻe, paʻa ka ʻili wai a hiki ke hana ʻia ka hoʻomaka ʻana o ka māwae.
Eia kekahi, pili pū ka hoʻokumu ʻia ʻana o nā māwae paʻa i nā waiwai metallurgical o nā mea. Loaʻa i nā mea like ʻole nā ʻano paʻa like ʻole, e like me ka pae mahana o ka paʻa ʻana, ka wikiwiki o ka hoʻemi ʻana o ka paʻa ʻana, a me ka hoʻolaha ʻana o nā mea alloy, a pēlā aku. Hoʻopili kēia mau ʻano i ka ʻike o nā māwae. No ka laʻana, i nā mea i loaʻa ka nui o nā pae eutectic haʻahaʻa-kiko heheʻe, ʻoi aku ke kiʻekiʻe o ka ʻike o nā māwae paʻa no ka mea ua maʻalahi kēia mau pae eutectic e hana i nā kiʻiʻoniʻoni wai mau i ka wā o ka paʻa ʻana, no laila e hoʻoikaika ana i ka hoʻokumu ʻia ʻana o nā māwae.
I loko o kakaʻina hana kuʻi laser, ʻo nā palena hoʻoheheʻe e like me ka mana laser, ka wikiwiki hoʻoheheʻe, a me ka nui o ka wahi he hopena nō hoʻi i ka hoʻokumu ʻia ʻana o nā māwae paʻa. Hoʻopilikia kēia mau palena i ka hoʻokomo wela a me ka gradient mahana i ka wā o ke kaʻina hana hoʻoheheʻe, no laila e hoʻololi ana i ke ʻano paʻa a me ke ʻano o ka palaoa. No ka laʻana, ʻo ka mana laser kiʻekiʻe a me ka wikiwiki hoʻoheheʻe haʻahaʻa e hopena i ka hoʻokomo wela nui a me ka wikiwiki hoʻoluʻu lohi, kahi e paipai ai i ka ulu ʻana o nā kristal columnar a hoʻonui i ka ʻike o ka māwae. I ka ʻaoʻao ʻē aʻe, ʻo ka mana laser haʻahaʻa a me ka wikiwiki hoʻoheheʻe kiʻekiʻe e alakaʻi i ka hoʻokomo wela liʻiliʻi a me ka wikiwiki hoʻoluʻu wikiwiki, e hoʻomaʻamaʻa ana i ka hoʻokumu ʻana o nā kristal equiaxed a hoʻemi i ka ʻike o ka māwae.
2. Nā hana hoʻopau
No ka hoʻopau pono ʻana i nā māwae paʻa i lokokuʻihao laser, ua hāpai nā mea noiʻi i nā ʻano hana like ʻole, e kālele nui ana i ka kaohi ʻana i ke ʻano o ka palaoa, ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā palena wili, a me ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā waiwai o nā mea. Ma ka hoʻomaʻemaʻe ʻana i ke ʻano o ka palaoa, hiki ke hoʻonui ʻia ka helu o nā palena palaoa, a hiki ke hoʻemi ʻia ka nui o ka nui o ke kaumaha, a laila e hōʻemi ana i ke kūkulu ʻia ʻana o nā māwae. Ua hōʻike ʻia nā haʻawina ma ka hoʻohana ʻana i ka ʻenehana oscillation kukuna laser, hiki ke hoʻololi ʻia nā kristal kolamu i mau kristal kaulike maikaʻi me ka ʻole o ka hoʻohui ʻana i nā mea ʻē aʻe. Hiki i ka oscillation kukuna laser ke hoʻopuehu i ka ikehu laser, e hana ana i ka wai hoʻoheheʻe e hoʻoulu i ka haunaele, a laila e uhaʻi ana i ke kuhikuhi ulu o nā kristal kolamu a me ka hoʻolaha ʻana i ke kūkulu ʻia ʻana o nā kristal kaulike, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 3. Eia kekahi, hiki i ka oscillation kukuna laser ke hoʻonui i ka laulā o ka wai hoʻoheheʻe, e hōʻemi i ka gradient mahana, a hoʻolōʻihi i ka manawa paʻa o ka wai hoʻoheheʻe, kahi mea e kōkua ai i ka hoʻolaha ʻana o nā solutes a me ka hoʻopiha hou ʻana i nā kiʻiʻoniʻoni wai, a laila e hōʻemi nui ana i ka ʻike o nā māwae paʻa.
Ka hoʻolaha ʻana o nā ʻiliʻili wai palena palaoa ma lalo o nā ʻano loko like ʻole.
Kiʻikuhi kiʻikuhi o ka loko hoʻoheheʻe ʻia o ka wili, a, b) me ka ʻole o ka oscillation, c, d) oscillation ʻaoʻao, e, f) oscillation longitudinal, g, h) oscillation circumferential.
Ma waho aʻe o kakukuna laserʻO ka ʻenehana oscillation, me ka hoʻohana ʻana i nā kumu laser pālua kekahi o nā ʻano hana kūpono e kāohi ai i nā māwae solidification. Hiki i nā kumu laser pālua ke hoʻokō i ka hoʻololi ʻana mai nā kristal columnar i nā kristal equiaxed ma ka hoʻonui ʻana i ke kaʻina hana wela, a laila e hōʻemi ana i ka nui o ka palaoa a me ka nui o ke koʻikoʻi. No ka laʻana, i ka wā e hoʻohana ai i ka laser CO₂ ma ke ʻano he kumu wela nui a me ka Nd:YAG pulsed laser ma ke ʻano he kumu wela kōkua, hiki ke hoʻokumu ʻia kahi kaʻina hana wela i hoʻonui ʻia i ka wā o ka hoʻopili ʻana, e paipai ana i ka hoʻokumu ʻana o nā kristal equiaxed a me ka hoʻemi ʻana i ka ʻike o nā māwae solidification, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 4.
ʻO ka hoʻonui ʻana i nā palena hoʻoheheʻe he ala nui nō hoʻi ia e kāohi ai i nā māwae paʻa. Ma ka hoʻoponopono ʻana i nā palena e like me ka mana laser, ka wikiwiki o ka hoʻoheheʻe ʻana, a me ka nui o ka wahi, hiki ke hoʻomalu ʻia ka hoʻokomo wela a me ka gradient mahana i ka wā o ke kaʻina hana hoʻoheheʻe, a laila e hoʻohuli i ke ʻano o ka paʻa a me ke ʻano o ka palaoa. Ua hōʻike ʻia nā haʻawina e hiki i ka mālama ʻana i ka hoʻomehana mua ke hōʻemi i ka wikiwiki o ka hoʻoluʻu ʻana, paipai i ka hoʻokumu ʻana o nā kristal equiaxed, a pēlā e hōʻemi ai i ka ʻike o nā māwae paʻa, e like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 5. Eia kekahi, ʻo nā ʻano hana e like me ka hoʻohana ʻana i ka hoʻoheheʻe laser pulsed a me ka hoʻonui ʻana i ka wikiwiki o ka hoʻoheheʻe ʻana hiki ke hoʻokō i ka hoʻololi ʻana mai nā kristal columnar i nā kristal equiaxed ma ka hoʻololi ʻana i ka hoʻokomo wela a me ka wikiwiki o ka hoʻoluʻu ʻana, a laila e hōʻemi ana i ka ʻike o nā māwae.
Kiʻi 5. a) ʻAʻole i hoʻomehana ʻia, b) Nā hua like i hoʻomehana mua ʻia i 300°C.
I ka wā e hoʻopili ai i nā mea like ʻole me nā lasers, ma muli o nā ʻokoʻa koʻikoʻi o nā waiwai kino a me nā kemika ma waena o nā mea, hiki ke hana ʻia nā hui intermetallic brittle, ʻo ia kekahi o nā kumu nui o nā māwae solidification. No laila, ʻo ka hoʻoponopono ʻana i nā palena laser a me nā hoʻonohonoho e hōʻemi i ka hoʻokumu ʻana a i ʻole ka nui o nā hui intermetallic he hoʻolālā koʻikoʻi nō hoʻi ia e kāohi i nā māwae solidification. No ka laʻana, i ka hoʻopili laser o nā mea like ʻole keleawe-alumini, ma ka kaohi ʻana i ka offset o ke kukuna laser a me ka wikiwiki o ka hoʻopili ʻana, hiki ke hoʻemi ʻia ka lakio hui o ke keleawe a me ka alumini i loko o ka waihona hoʻoheheʻe ʻia, a laila e hoʻemi ana i ka hoʻokumu ʻana o nā hui intermetallic brittle a me ka hoʻemi ʻana i ka ʻike o nā māwae. Eia kekahi, ʻo ka hoʻohana ʻana i nā mea hoʻopihapiha hiki ke hoʻomaikaʻi i ka hana o ka hui i hoʻopili ʻia a hoʻemi i ka hoʻokumu ʻana o nā māwae. Hiki i nā mea hoʻopihapiha ke hoʻemi i ka hoʻokumu ʻana o nā hui intermetallic ma ka hoʻololi ʻana i ka haku mele a me ka microstructure o ka hui i hoʻopili ʻia a hoʻomaikaʻi i ka paʻakikī o ka hui i hoʻopili ʻia.
ʻO nā māwae paʻa kekahi o nā hemahema maʻamau i nā kaʻina hana kuʻi laser. He paʻakikī ko lākou ʻano hana hoʻokumu a pili i ka launa pū ʻana o nā mea he nui e like me ka wela, ka mechanics, a me ka metallurgy. Ma ke aʻo hohonu ʻana i ke ʻano hana o nā māwae paʻa, hiki ke hāʻawi ʻia ke kumu kumumanaʻo no ka hoʻopau ʻana i nā māwae. I nā makahiki i hala iho nei, ua hāpai nā mea noiʻi i nā ʻano hana like ʻole e kāohi i nā māwae paʻa, e kālele nui ana i ka kaohi ʻana i ke ʻano o ka palaoa, ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā palena kuʻi, a me ka hoʻomaikaʻi ʻana i nā waiwai o nā mea. Ua hōʻoia ka hana e hiki i kēia mau hoʻolālā ke hōʻemi pono i ka ʻike o nā māwae paʻa i kekahi ʻano a hoʻomaikaʻi i ka maikaʻi a me ka hilinaʻi o ka kuʻi laser. Eia nō naʻe, ma muli o ka paʻakikī a me ke ʻano like ʻole o ke kaʻina hana kuʻi laser, aia nō kekahi mau hemahema i ka noiʻi o kēia manawa. No ka laʻana, no nā ʻano hana kāohi o nā māwae paʻa ma lalo o nā mea like ʻole a me nā kūlana kuʻi, pono mau ka noiʻi hohonu hou aku.
Ka manawa hoʻouna: Malaki-20-2025
