Booglassen en additive manufacturing zijn enorm belangrijk om relatief goedkoop en snel grote metalen onderdelen te maken.

Nieuw onderzoek onder leiding van professor Hongbiao Dong van de afdeling Engineering van de Universiteit van Leicester heeft aangetoond hoe dit proces kan worden geoptimaliseerd om de efficiëntie en kosten te verbeteren.

Het onderzoek, die een samenwerking was tussen de Universiteit van Leicester, Technische Universiteit Delft, Diamant lichtbron, University College Dublin en TATA Steel Research UK zijn onlangs gepubliceerd in: Natuurcommunicatie .

Het onderzoekt het interne vloeigedrag bij additieve fabricage van metalen en booglassen - het meest gebruikte lasproces in moderne productie.

Het werk was gericht op het onderzoeken van de smeltbaden die ontstaan ​​tijdens het lasproces.

Om dit te doen, het team bracht kleine wolfraam- en tantaaldeeltjes in het smeltbad. Door hun hoge smeltpunten, de deeltjes bleven lang genoeg vast in het smeltbad om ze te kunnen volgen met behulp van intense röntgenstralen.

De röntgenstralen werden gegenereerd met behulp van de synchrotron-deeltjesversneller bij Diamond Light Source, dat is de Britse nationale faciliteit voor synchrotronlicht. Beamline I12 werd geselecteerd voor dit onderzoek vanwege zijn gespecialiseerde hoge energie, high-speed beeldvorming met duizenden frames per seconde.

Beamline I12 gebruiken, de onderzoekers waren in staat om high-speed films te maken die laten zien hoe oppervlaktespanning de vorm van het smeltbad en de bijbehorende snelheid en stromingspatronen beïnvloedt. De resultaten toonden, Voor de eerste keer, dat het smeltvloeigedrag vergelijkbaar is met wat voorheen alleen werd gezien via computersimulaties.

De resultaten toonden aan dat booglassen kan worden geoptimaliseerd door de stroom van het smeltbad te regelen en de bijbehorende actieve elementen op het oppervlak te veranderen.

Professor Dong zei:"Het blijft een uitdaging om te begrijpen wat er met de vloeistof in smeltbaden gebeurt tijdens het lassen en additieve fabricage op basis van metaal. De bevindingen zullen ons helpen bij het ontwerpen en optimaliseren van de las- en additieve fabricageprocessen om componenten te maken met verbeterde eigenschappen tegen lagere kosten .

"Lassen is de meest economische en effectieve manier om metalen permanent te verbinden, en is een essentieel onderdeel van onze productie-economie."

Dr. Thomas Connolley, Principal Beamline Scientist voor I12 bij Diamond Light Source merkte op:"Het I12-team was nauw betrokken bij het experiment. De beamline is ontworpen met deze uitdagende in-situ-experimenten in het achterhoofd en ik ben erg blij dat we het begrip van additive manufacturing en lassen, gezien hun technologische belang."

Geschat wordt dat meer dan 50% van de wereldwijde huishoudelijke en technische producten gelaste verbindingen bevatten. In Europa, de lasindustrie heeft van oudsher een diverse reeks bedrijven in de scheepsbouw ondersteund, pijpleiding, auto, ruimtevaart, defensie- en bouwsector. De inkomsten uit lasapparatuur en verbruiksgoederenmarkten bereikten in 2017 € 3,5 miljard in Europa.

De resultaten zullen helpen bij het toekomstige ontwerpen en optimaliseren van het las- en additieve fabricageproces, en zal een belangrijke en verstrekkende impact hebben.