Ин таҳқиқот меомӯзад, ки ковокиҳои дохилии газӣ дар пӯлоди фавқулбаландмустаҳкам, ки бо усули гузоштани металли лазерӣ истеҳсол шудааст, ба рафтори зарбавӣ дар суръати баланди деформатсия чӣ гуна таъсир мерасонанд. Ду гурӯҳи намуна бо зичии паст ва баланди ковокӣ бо истифода аз зичии ҳаҷмии энергияи лазерии мутаносибан 292 ва 500 J/mm³ омода шудаанд. Пас аз истеҳсол ба ҳар ду гурӯҳ як барномаи якхелаи коркарди гармии бисёрмарҳилавӣ татбиқ карда шуд, то фарқиятҳои байни аустенити боқимонда, зичии дислокатсия ва сохтори дона кам карда шаванд; ҳамин тавр ҳадаф гузошта шуд, ки фарқияти рафтори динамикӣ то ҳадди имкон ба ковокиҳо вобаста карда шавад.

Натиҷаҳои томографияи компютерии саноатӣ нишон доданд, ки ковокиҳои намунаи зичии пасти ковокӣ умуман аз 20 µm хурдтаранд, дар ҳоле ки дар намунаи зичии баланди ковокӣ аксари ковокиҳо дар фосилаи 300–550 µm ҷойгиранд ва диаметри калонтарини ковокӣ аз 600 µm зиёд аст. Озмоишҳои Split Hopkinson Pressure Bar бо суръати деформатсияи 2000 s⁻¹ гузаронида шуданд. Мустаҳкамии қуллавии намунаи зичии баланди ковокӣ тақрибан %7,3 ва деформатсияи максималии он тақрибан %5 аз намунаи зичии пасти ковокӣ камтар буд. Ҳар ду намуна дар тӯли ҳамвории максималии лағжиш, ки ба самти боргузорӣ тақрибан 45° аст, шикастанд.

Моделҳои сеандозаи Усули Элементҳои Пайваста-Гусаста, ки аз додаҳои CT бозсозӣ шудаанд, нишон доданд, ки дар атрофи ковокиҳо тамаркузи қавӣ, вале маҳаллии деформатсия ба вуҷуд меояд. Деформатсия дар наздикии ковокии диаметраш 600 µm тақрибан %28 аз минтақаи бидуни ковокӣ баландтар чен шудааст; деформатсияи максималии маҳаллӣ ба 0,181 расид. Ҳамин арзиш барои ковокии 400 µm 0,176, барои ковокии 200 µm 0,154 ва дар нуқтаи бидуни ковокӣ 0,141 ҳисоб шудааст. Гузориш шудааст, ки таъсири ковокӣ дар самти перпендикуляр ба боргузорӣ тақрибан дар ҳудуди 0,8 mm ва дар самти боргузорӣ тақрибан дар ҳудуди 0,6 mm намоён аст.

Натиҷаи муҳимтарини таҳқиқот ин аст, ки шумораи умумии ковокиҳо танҳо ба худӣ худ мустаҳкамии динамикиро шарҳ намедиҳад. Модели дорои тақсимоти пурраи ковокиҳои CT нисбат ба модели комилан зич дар мустаҳкамии қуллавӣ %7,3 талафот нишон дод. Вақте ки як ковокии ягона дар ҳамвории бартаридоштаи лағжиш аз модел хориҷ карда шуд, талафоти мустаҳкамӣ то %1,4 коҳиш ёфт. Вақте ки танҳо ковокии ҳамвории лағжиш боқӣ гузошта шуд, талафоти мустаҳкамӣ %5,6 буд. Муҳаққиқон пешниҳод мекунанд, ки дар шароити боргузории омӯхташуда вайроншавии намоёни макроскопӣ танҳо вақте ба вуҷуд меояд, ки ковокӣ дар ҳамвории бартаридоштаи лағжиш ҷойгир бошад ва диаметраш тақрибан 400 µm ё калонтар бошад.

Арзёбӣ аз нуқтаи назари Туркия: Бозёфтҳо барои Туркия аз ҷиҳати истеҳсоли иловагии ҷузъҳои калони металлӣ, ки дар соҳаҳои мудофиа, авиатсия, системаҳои роҳи оҳан, мошинҳои зиреҳпӯш, мошинсозии энергетикӣ ва дигар барномаҳои зери бори зарба қарор доранд, аҳамият доранд. Таҳқиқот нишон медиҳад, ки назорати сифат набояд танҳо ба фоизи умумии ковокӣ асос ёбад; андозаи ковокӣ, ҷойгиршавии сеандозаи он ва робитаи он бо ҳамвориҳои эҳтимолии критикии лағжиш низ бояд арзёбӣ шаванд. Барои татбиқ дар Туркия бояд таркиби химиявии хокаҳои пӯлоди маҳаллӣ, равзанаи раванди LMD, ҳалкунандагии CT, геометрияҳои воқеии ҷузъ, самтҳои гуногуни боргузорӣ, шароити хастагӣ ва зарбаи баллистикӣ мустақилона тасдиқ карда шаванд. Аз ин таҳқиқот наметавон барои ҳамаи пӯлодҳо ҳадди универсалии қабули 400 µm, стандарти мустақими истеҳсолӣ ё хулоса дар бораи бехатарии як ҷузъи воқеиро баровард.

Мушкилоте, ки таҳқиқот баррасӣ мекунад, чист?

Гузоштани металли лазерӣ усули истеҳсоли иловагӣ мебошад, ки имкон медиҳад ҷузъҳои калону мураккаби металлӣ қабат ба қабат сохта шаванд. Хокаи металлӣ ё сим ба ҳавзи гудохтаи аз лазер ҳосилшуда дода мешавад; маводи гудохта ба зерқабат пайваста қабати нав ба вуҷуд меорад.

Яке аз мушкилоти муҳим дар ин усул он аст, ки ҳангоми сахтшавӣ дар дохили мавод ковокиҳои газӣ ба вуҷуд омада метавонанд. Ковокиҳо метавонанд:

• Масоҳати самараноки буриши борбардорро кам кунанд,
• Тамаркузи маҳаллии шиддат ва деформатсия ба вуҷуд оваранд,
• Минтақаҳои афзалиятнок барои оғози тарқиш ба вуҷуд оранд,
• Дар боргузории бо суръати баланди деформатсия ба шикасти бармаҳал оварда расонанд.

Дар арзёбиҳои пешина бештар нисбати умумии ковокӣ истифода мешуд. Аммо дар ду мавод бо нисбати якхелаи ковокӣ андоза ва ҷойгиршавии ковокиҳо метавонанд фарқ кунанд. Ковокиҳои хурду пароканда ва як ковокии ягонаи калон дар ҳамворие, ки шикаст дар он рух медиҳад, ҳатман натиҷаи механикии якхела намедиҳанд.

Ин таҳқиқот аз саволи “Чӣ қадар ковокӣ мавҷуд аст?” муфассалтар ба саволҳои зерин рӯ меорад:

• Диаметри ковокӣ тамаркузи маҳаллии деформатсияро то чӣ андоза тағйир медиҳад?
• Таъсири ковокӣ дар атрофи он то кадом масофа паҳн мешавад?
• Оё ҳар ковокӣ тарқиш оғоз мекунад?
• Агар ковокӣ дар ҳамвории бартаридоштаи лағжиш набошад, оё мустаҳкамии макроскопиро боз ҳам кам мекунад?
• Оё андозаи тахминии ковокиро, ки дар он мустаҳкамии динамикӣ бад мешавад, муайян кардан мумкин аст?

Намунаҳо чӣ гуна истеҳсол шудаанд?

Намунаҳо бо истифода аз усули гузоштани металли лазерӣ дар системаи LDM3020, ки аз ҷониби Zhongke Yuchen таҳия шудааст, истеҳсол шудаанд. Гуфта мешавад, ки ашёи хоми хока аз ҷониби гурӯҳи тадқиқотӣ омода шудааст; аммо таркиби химиявии пӯлод, синфи хӯла ва тақсимоти андозаи зарраҳои хока шарҳ дода нашудаанд.

Фарқи асосии истеҳсолӣ байни ду гурӯҳ қувваи лазер ва зичии ҳаҷмии энергияи вобаста ба он аст. Мувофиқи манбаъ, вуруди аз ҳад зиёди энергия тавлид ва нигоҳ доштани газро дар ҳавзи гудохта зиёд карда, ковокиҳои калонтар ва асосан курашакл ба вуҷуд овардааст.

Дар сарлавҳаи Table 1 ибораи “Laser Direct Manufacturing” истифода шудааст, дар ҳоле ки унвон ва матни асосии таҳқиқот истилоҳи “Laser Metal Deposition”-ро истифода мебаранд. Ҳар ду ибора дар заминаи як системаи истеҳсолӣ пешниҳод шудаанд ва фарқи истилоҳот алоҳида шарҳ дода нашудааст.

Чаро коркарди гармӣ татбиқ шудааст?

Тағйири қувваи лазер на танҳо ковокиҳо, балки таърихи гармӣ ва микросохторро низ тағйир медиҳад. Суръатҳои гуногуни хунукшавӣ метавонанд ба миқдори аустенити боқимонда, сохтори дона ва зичии дислокатсия таъсир расонанд. Бе назорати ин тағйирёбандаҳо фарқи ченшудаи мустаҳкамии динамикиро танҳо ба ковокиҳо нисбат додан мумкин нест.

Аз ин рӯ, ба ҳар ду гурӯҳи намунаҳо як барномаи коркарди гармӣ татбиқ шудааст. Ҷузъиёти коркарди гармӣ дар матн ҳамчун ҷадвал дода нашуда, аз схемаи ҳарорат-вақт дар Шакл 1 хонда мешаванд:

Марҳилаи криогенӣ барои мусоидат ба табдили аустенити боқимонда ба мартенсит истифода шудааст. Темперкунӣ бошад барои танзими сохтори сахтшуда ва кам кардани фарқи микросохторӣ байни гурӯҳҳо пешбинӣ шудааст.

Оё коркарди гармӣ микросохторҳоро пурра баробар кардааст?

Барои таҳлили дифраксияи электронҳои бозпароканда буришҳои 15×15×2 mm омода шуда, сатҳҳо бо коғази суфтакунандаи SiC аз 240–2000 ва пастаи алмосии 1,5 µm сайқал дода шуданд. Ченкуниҳо бо қадами 0,15 µm анҷом дода шуданд.

Пеш аз коркарди гармӣ ҳиссаи аустенити боқимонда дар ду гурӯҳ %7 ва %11,3 буд. Пас аз коркарди гармӣ ҳиссаи аустенит дар ҳар ду намуна ба зери %1 паст шуда, сохтор асосан мартенситӣ гардид.

Пас аз истеҳсол фарқи зичии дислокатсия байни ду гурӯҳ тақрибан %17 буд, дар ҳоле ки пас аз тавондиҳӣ ва дигар марҳилаҳои коркарди гармӣ ин фарқ то %3,6 кам шуд. Харитаҳои фаза, дислокатсияҳои аз ҷиҳати геометрӣ зарур ва контрасти банд дар Шакл 4 низ нишон медиҳанд, ки ду сохтор ба ҳам наздик шудаанд.

Бо вуҷуди ин, хулосаи қатъии “ғайр аз ковокӣ ҳамаи хусусиятҳо комилан якхелаанд” баровардан мумкин нест. Манбаъ нишон медиҳад, ки фарқиятҳои хурди дона ва дислокатсия идома доранд. Коркарди гармӣ фарқиятҳои микросохториро ба таври назаррас кам кардааст, аммо онҳоро мутлақо аз байн набурдааст.

Ковокиҳо чӣ гуна чен шудаанд?

Ковокиҳои дохилӣ бо системаи томографияи компютерии саноатии рентгении NanoVoxel-3502E сеандоза тасвир шудаанд.

Дар тасвири CT-и намунаи зичии баланди ковокӣ бисёр холигиҳои курашакли ба таври тасодуфӣ паҳншуда дида шудаанд. Зиёда аз %80 ковокиҳо дар фосилаи 300–550 µm мебошанд. Ковокии калонтарин аз 600 µm зиёд аст; дар бахши муҳокима гуфта мешавад, ки ҳадди болоии шароити истеҳсолии мавҷуда тақрибан аз 650 µm хурдтар аст.

Дар намунаи зичии пасти ковокӣ бо CT ковокии равшан муайян нашуд. Сабаби ин на он аст, ки намуна воқеан комилан зич аст, балки аксари ковокиҳо аз ҳади ҳалкунандагии 20 µm-и система хурдтаранд. Тасвирҳои сатҳи металлографӣ нишон доданд, ки дар ин намуна асосан ковокиҳои курашакл ва аз 20 µm хурд мавҷуданд.

Озмоиши фишурдиҳии динамикӣ чӣ гуна гузаронида шуд?

Рафтори механикии динамикӣ бо системаи Split Hopkinson Pressure Bar чен карда шуд. Зарбаоваре, ки бо гази фишурда суръат мегирад, ба штангаи вурудӣ бархӯрда мавҷи шиддат ба вуҷуд меорад. Як қисми мавҷ тавассути намуна ба штангаи интиқол мегузарад ва қисми дигар ба штангаи вурудӣ бозмегардад. Тензодатчикҳои штангаҳо мавҷҳои воридшаванда, бозтобшуда ва интиқолёфтаро сабт мекунанд.

Гуфта шудааст, ки андозаҳои моделҳои ададӣ бо намунаҳои озмоишӣ якхелаанд ва андозаҳои модел 8×10×10 mm дода шудаанд. Баъзе ҷузъиёти SHPB, аз ҷумла шумораи такрорҳои озмоиш, суръати зарбаовар, фишори зарба ва назорати тавозуни динамикӣ дар манбаъ гузориш нашудаанд.

Дар озмоиши SHPB чӣ мушоҳида шуд?

Дар ҳар ду намуна каҷи ҳақиқии шиддат–деформатсия дар оғоз болоравии босуръат, баъд минтақаи деформатсияи пластикиро бо шиддати ҷараёни тақрибан доимӣ ва ниҳоят пастшавиро бо шикаст нишон дод.

Мустаҳкамии қуллавии динамикии пӯлоди коркарди гармӣ гирифта тақрибан дар сатҳи 2500 MPa аст. Дар намунаи зичии баланди ковокӣ:

• Мустаҳкамии қуллавӣ тақрибан %7,3 кам шудааст.
• Деформатсияи максималӣ тақрибан %5 кам шудааст.
• Шикаст барвақттар оғоз шудааст.

Шикасти макроскопии ҳар ду намуна дар тӯли ҳамвории максималии лағжиш бо кунҷи тақрибан 45° нисбат ба самти боргузорӣ пеш рафтааст. Аз ин рӯ, зичии ковокӣ шакли асосии шикасти зери назорати лағжишро тағйир надода, аммо вақти оғози шикаст ва бореро, ки намуна бардошта метавонад, тағйир додааст.

Чаро модели CDEM истифода шудааст?

Озмоиши SHPB метавонад каҷи макроскопии шиддат–деформатсияи намунаро диҳад, аммо майдони сеандозаи деформатсия дар дохили мавод ва пешрафти тарқишро дар миқёси микросония мустақиман нишон дода наметавонад.

Усули Элементҳои Пайваста-Гусаста як усули динамикии ошкор аст, ки хусусиятҳои равишҳои элементҳои ниҳоӣ ва элементҳои дискретиро якҷоя мекунад. Модел аз ду қисми асосӣ иборат аст:

• Элементҳои блокӣ: Рафтори пайвастаи эластикӣ, пластикӣ ва осебдидаи маводро ифода мекунанд.
• Интерфейсҳо: Рафторҳои гусаста, ба монанди шикаст, лағжиш, ҷудошавӣ ва тамосро ифода мекунанд.

Интерфейсҳои виртуалӣ дар оғоз блокҳои ҳамсояро ба ҳам мепайванданд; вақте шарти осеб иҷро мешавад, онҳо метавонанд ба роҳҳои кушодаи тарқиш табдил ёбанд. Бо ин роҳ модел метавонад раванди аз деформатсияи пайваста то пайдоиши тарқиш ва пора шудани намунаро нишон диҳад.

Модели ададӣ чӣ гуна сохта шудааст?

Аз додаҳои CT моделҳои сеандозаи 8×10×10 mm сохта шуданд. Бо сабаби хароҷоти ҳисоб ва ҳалкунандагии тасвир, танҳо ковокиҳои диаметрашон аз 100 µm калон ба модел дохил карда шуданд.

Бо нармафзори Gmsh шабака сохта шуда, ба як нӯги модел таърихи шиддати муҳандисӣ–вақт, ки аз озмоиш табдил дода шудааст, ҳамчун шарти динамикии сарҳадӣ татбиқ гардид. Барои кам кардани таъсири мавҷҳои шиддати аз нӯгҳо бозтобшуда шартҳои сарҳадии ғайриинъикосӣ истифода шуданд.

Дар элементҳои блокӣ модели динамикии маводи Johnson–Cook ва дар интерфейсҳо модели осеби ба энергияи шикаст асосёфта татбиқ карда шуд.

Дар ҷадвали параметрҳо ҳамаи вурудҳои зарурӣ барои пурра бозсохтани модел, ба монанди суръати деформатсияи истинодӣ, ҳарорати гудозиш, ҳарорати хона, хусусиятҳои эластикӣ ва энергияи шикасти интерфейс дода нашудаанд.

Модел то чӣ андоза бо озмоиш тасдиқ шудааст?

Дар саҳифаи 12 ва Шакли пурраи 8 каҷиҳои ҳақиқии шиддат–деформатсияи озмоиш ва симулятсия муқоиса шудаанд. Каҷиҳо аз ҷиҳати:

• Нишебии ибтидоӣ,
• Сатҳи ҷараёни пластикӣ,
• Мустаҳкамии қуллавӣ,
• Деформатсия дар наздикии шикаст

умуман рафтори монанд нишон додаанд. Дар минтақаи гузариши эластикӣ-пластикӣ ва пастшавии шиддат дар охири шикаст фарқиятҳо дида мешаванд. Дар таҳқиқот фоизи хато, решаи хатои миёнаи квадратӣ ё дигар меъёри миқдории тасдиқ барои мувофиқат дода нашудааст. Аз ин рӯ, тасдиқ асосан ба муқоисаи визуалӣ ва хусусиятҳои асосии каҷиҳо такя мекунад.

Диаметри ковокӣ деформатсияи маҳаллиро чӣ гуна тағйир дод?

Дар модел буришҳое, ки аз ковокиҳои намояндагии диаметрашон 200, 400 ва 600 µm мегузаранд, таҳлил шуданд. Оғози зарба t = 0 µs қабул карда шуда, харитаҳои деформатсия дар 40 µs ва арзишҳои деформатсия бо гузашти вақт муқоиса шуданд.

Дар 30 µs аввал деформатсияҳо дар нуқтаҳои ковокдор ва бидуни ковокӣ ба ҳам наздик монданд. Дар байни 30–60 µs бо пешрафти деформатсияи пластикӣ фарқҳо зиёд шуданд. Дар ин фосилаи вақт деформатсия дар атрофи ковокии 600 µm тақрибан %28 ва дар атрофи ковокии 200 µm тақрибан %9,2 аз нуқтаи бидуни ковокӣ баландтар буд.

Фарқи байни деформатсияҳои максималии ковокиҳои 400 ва 600 µm танҳо %2,7 аст. Ин бозёфт нишон медиҳад, ки пас аз 400 µm тамаркузи деформатсия гарчанде афзоишро идома медиҳад, суръати афзоиш маҳдуд мемонад.

Таъсири ковокӣ то чӣ масофа паҳн шудааст?

Барои ковокии диаметраш 600 µm деформатсияҳои уфуқӣ ва амудӣ дар масофаҳои гуногун аз канори ковокӣ гирифта шуданд. Дар таҳқиқот деформатсияи параллел ба самти боргузорӣ “уфуқӣ” ва деформатсияи перпендикуляр ба самти боргузорӣ “амудӣ” номида шудааст.

Дар канори ковокӣ:

• Деформатсияи перпендикуляр ба самти боргузорӣ тақрибан %38 аз миёнаи намуна баландтар аст.
• Деформатсияи параллел ба самти боргузорӣ то тақрибан %30-и миёнаи намуна паст шудааст.

Бо дур шудан аз ковокӣ ҳар ду арзиши деформатсия ба деформатсияи миёнаи намуна наздик шуданд. Ҳисоб шудааст, ки таъсири ковокӣ:

• Дар самти перпендикуляр ба боргузорӣ тақрибан то 0,8 mm,
• Дар самти боргузорӣ тақрибан то 0,6 mm

намоён аст. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки вайроншавии вобаста ба ковокӣ қавӣ, аммо маҳаллӣ аст.

Майдони шиддат дар атрофи ковокӣ чӣ гуна ба вуҷуд меояд?

Зери бори фишорӣ дар ду паҳлӯи холигии курашакл шиддати фишорӣ ва дар қисмҳои болоӣ ва поёнӣ шиддатҳои маҳаллии кашишӣ ба вуҷуд меоянд. Баландтарин шиддати кашишӣ дар минтақаҳои қуллагии каҷшудаи сарҳади ковокӣ тамаркуз мекунад.

Дар Шакл 19-и саҳифаи 22, пас аз зарба ковокии курашакл эллипсӣ шуда ва аз канори ковокӣ тарқиши хурд оғоз шудааст. Схемаи механизми дар паҳлӯ буда минтақаҳои фишорӣ ва кашишӣ ва самтҳои эҳтимолии тарқишро нишон медиҳад.

Гарчанде ковокӣ метавонад оғози тарқишро ба вуҷуд орад, идома ёфтани афзоиши тарқиш аз мувофиқати он бо майдони макроскопии лағжиш вобаста аст. Тарқишҳои хурде, ки дар ковокиҳои дур аз ҳамвории бартаридоштаи лағжиш оғоз шудаанд, пеш аз анҷоми шикасти асосӣ пешрафтро қатъ кардаанд.

Тарқишҳо кай ва ба кадом самт пеш рафтанд?

Дар модели зичии пасти ковокӣ тарқиши асосӣ дар тӯли ҳамвории максималии лағжиш босуръат пеш рафт ва тақрибан дар 8 µs намунаро убур кард. Дар тарқиши асосӣ шохабандии маҳдуд дида шуд ва дар наздикии марказ тарқиши дуюмдараҷа дар ҳамвории дуюми лағжиш инкишоф ёфт.

Дар модели зичии баланди ковокӣ аввалин тарқиш дар қисми болоии рости намуна ва дар атрофи ковокие, ки мустақиман дар ҳамвории бартаридоштаи лағжиш қарор дошт, оғоз шуд. Тарқиш дар оғоз аз шиддати маҳаллии кашишӣ дар наздикии ковокӣ ба вуҷуд омада, сипас на дар самти кашиш, балки дар тӯли ҳамвории максималии лағжиш пеш рафт.

Дар Шакл 11 раванди тарқиши намоён дар модели зичии баланди ковокӣ тақрибан дар фосилаи 47–57 µs ва дар модели зичии пасти ковокӣ тақрибан дар фосилаи 56–66 µs нишон дода шудааст. Шакл 12 ва бахши натиҷаҳо гузориш медиҳанд, ки оғози тарқиш дар намунаи зичии баланди ковокӣ тақрибан 9 µs барвақттар буд.

Дар параграфи қаблии матн фарқ 7 µs навишта шудааст. Азбаски силсилаи визуалии вақт, таҳлили баъдӣ ва бахши натиҷаҳо арзиши 9 µs-ро дастгирӣ мекунанд, дар худи манбаъ номувофиқии гузоришии 7–9 µs вуҷуд дорад.

Суръатҳои пешрафти тарқиш

Гарчанде дар намунаи ковокии баланд тарқиш барвақттар оғоз шуд, баландтарин суръати пешрафт дар намунаи ковокии паст калонтар буд. Муҳаққиқон инро бо ду таъсир шарҳ медиҳанд:

• Намунаи ковокии паст пеш аз шикаст энергияи эластикии бештар захира кардааст.
• Тарқиш камтар шоха шудааст ва энергияи озодшуда дар нӯги тарқиши асосӣ тамаркуз кардааст.

Дар намунаи ковокии баланд шохабандии бештари тарқиш энергияро байни тарқишҳои гуногун тақсим карда, суръати қуллавии тарқиши асосиро паст кардааст.

Ҷойгиршавии ковокӣ чӣ гуна алоҳида санҷида шуд?

Муҳаққиқон барои ҷудо кардани таъсири шумораи ковокиҳо аз таъсири ҷойгиршавии онҳо чор модели CDEM сохтанд:

Дар ҳамаи моделҳо шикасти асосӣ дар тӯли ҳамвории максималии лағжиш рух дод. Вақте ки дар ҳамвории лағжиш ковокӣ мавҷуд буд, тарқиш дар атрофи ҳамон ковокӣ оғоз шуд. Вақте ки ковокии ҳамвории лағжиш хориҷ карда шуд, тарқиш аз дигар ковокиҳои дохилӣ оғоз нашуд; он дар минтақаи буриши канори намуна ва ҳамвории максималии лағжиш ба вуҷуд омад.

Гарчанде дар атрофи баъзе ковокиҳои дур аз ҳамвории лағжиш тарқишҳои хурд ба вуҷуд омаданд, онҳо тарқиши асосиро ба сӯи худ накашиданд ва раванди умумии шикасти намунаро муайян накарданд.

Таъсири миқдории ҷойгиршавӣ ба мустаҳкамӣ

Вақте ки танҳо як ковокӣ дар ҳамвории лағжиш хориҷ карда шуд, рафтори динамикии модел ба намунаи комилан зич хеле наздик шуд. Баръакс, вақте ки танҳо ҳамин як ковокӣ боқӣ гузошта шуд, қисми зиёди талафоти умумии мустаҳкамӣ дубора пайдо шуд.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки дар намунаи омӯхташуда иҷрои динамикиро бештар аз ҳаҷми умумии ковокӣ, ковокии дар ҷойи критикӣ буда муайян мекунад.

Ҳадди критикии диаметри ковокӣ чӣ гуна таҳқиқ шуд?

Дар ҳамон ҷойи ҳамвории бартаридоштаи лағжиш як ковокии ягонаи курашакл бо диаметри 200, 400, 600 ва 800 µm ҷойгир карда шуда, моделҳо бо ҳолати комилан зич муқоиса шуданд.

Фарқи мустаҳкамии қуллавӣ байни моделҳои дорои ковокиҳои 400, 600 ва 800 µm танҳо тақрибан 34 MPa аст. Модели ковокии 200 µm бошад аз моделҳои 400 µm ва калонтар тақрибан 193 MPa мустаҳкамии бештар нишон додааст.

Муҳаққиқон аз ин бозёфт андозаи критикии тақрибан 400 µm-ро бармеоранд. Вақте ковокӣ ба ин андоза мерасад, он минтақаи кофӣ муассир барои оғози тарқиш ба вуҷуд меорад; афзоиши минбаъдаи диаметр иҷроишро танҳо ба андозаи маҳдуд тағйир медиҳад.

Аммо байни 200 ва 400 µm диаметрҳои дигар санҷида нашудаанд. Аз ин рӯ, муайян нашудааст, ки арзиши воқеии гузариш дар кадом қисми фосилаи 200–400 µm ҷойгир аст. “Ҳадди критикии 400 µm” танҳо барои диаметрҳои дискретии модели истифодашуда, ҷойгиршавии ковокӣ, геометрияи намуна ва шарти боргузории 2000 s⁻¹ нишондиҳандаи тахминии муҳандисӣ мебошад.

Чаро ҳамзамон иҷро шудани ду шарт муҳим аст?

Мувофиқи таҳқиқот, барои талафоти намоёни макроскопии мустаҳкамӣ ду шарт бояд ҳамзамон иҷро шаванд:

1. Ковокӣ бояд дар ҳамвории бартаридоштаи лағжиш ҷойгир бошад.
2. Диаметри ковокӣ бояд тақрибан 400 µm ё калонтар бошад.

Ковокии калон, вале дур аз ҳамвории лағжиш метавонад тамаркузи маҳаллии деформатсия ва тарқиши хурд ба вуҷуд орад; аммо ҳамвории асосии шикастро тағйир намедиҳад. Ковокии 200 µm дар ҳамвории лағжиш бошад, гарчанде дар ҷойи дуруст қарор дорад, ба модели комилан зич монанд рафтор мекунад.

Ковокии калон ва дар ҷойи дуруст буда бо шиддати маҳаллии кашишӣ тарқишро барвақт оғоз мекунад; тарқиши ба вуҷудомада бо майдони мавҷудаи максималии шиддати лағжиш пайваст шуда, намунаро барвақт мешиканад.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

• Намунаҳои воқеии бо гузоштани металли лазерӣ истеҳсолшуда истифода шудаанд.
• Зичиҳои гуногуни ковокӣ бо параметрҳои воқеии раванд ба вуҷуд оварда шудаанд.
• Бо коркарди гармии умумӣ кӯшиш шудааст фарқиятҳои микросохторӣ кам карда шаванд.
• Бо EBSD аустенит, дислокатсия ва сохтори дона муқоиса шудаанд.
• Ковокиҳо бо CT-и саноатӣ сеандоза чен шудаанд.
• Рафтори динамикӣ бо озмоишҳои воқеии SHPB санҷида шудааст.
• Каҷи шиддат–деформатсияи модели ададӣ бо озмоиш муқоиса шудааст.
• Модел ҷойгиршавии воқеии ковокиҳои CT-ро истифода кардааст.
• Диаметр ва ҷойгиршавии ковокӣ бо силсилаҳои алоҳидаи моделҳо омӯхта шудаанд.
• Майдони деформатсия, оғози тарқиш ва пешрафти тарқиш дар миқёси микросония пайгирӣ шудаанд.
• Ба таври миқдорӣ нишон дода шудааст, ки ҳамаи ковокиҳо як дараҷа зараровар нестанд.
• Аз нуқтаи назари назорати сифат ба ҷойи ковокии умумӣ ба равиши нуқсони критикӣ ишора шудааст.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот

• Таҳқиқот preprint-и аз тақризи ҳамсолон нагузашта мебошад.
• Таркиби хӯлаи пӯлод ва синфи пурраи мавод дода нашудааст.
• Андозаи хока, морфология, миқдори оксиген ва миқдори газ шарҳ дода нашудаанд.
• Атмосфераи муҳофизии LMD, тартиби скан ва самтгирии намуна нишон дода нашудаанд.
• Шумораи такрорҳои озмоиши SHPB шарҳ дода нашудааст.
• Муайян нашудааст, ки хатҳои хато инҳирофи стандартӣ ҳастанд ё меъёри дигар.
• Санҷиши аҳамияти оморӣ анҷом дода нашудааст.
• Гарчанде намунаи ковокии паст воқеан ковокиҳои хурд дорад, он бидуни ковокӣ моделсозӣ шудааст.
• Системаи CT ковокиҳои аз 20 µm хурдро боэътимод чен карда натавонистааст.
• Ба модели ададӣ танҳо ковокиҳои аз 100 µm калон дохил карда шудаанд.
• Азбаски шабакаи модел 100 µm аст, майдонҳои муфассал дар атрофи ковокиҳои хурд ҳалкунандагии маҳдуд доранд.
• Барои тасдиқи модел меъёри миқдории хато дода нашудааст.
• Ҳамаи параметрҳои Johnson–Cook ва модели осеби интерфейс гузориш нашудаанд.
• Танҳо суръати деформатсияи 2000 s⁻¹ омӯхта шудааст.
• Шароити кашиш, хамиш, печиш ва боргузории омехта омӯхта нашудааст.
• Таъсири тағйири самти боргузорӣ ва самти истеҳсоли иловагӣ таҳқиқ нашудааст.
• Ковокиҳо ҳамчун нуқсонҳои ягонаи идеалии курашакл дар скани андоза истифода шудаанд.
• Масофаи байни ковокиҳо ва гурӯҳбандии онҳо ба таври систематикӣ тағйир дода нашудааст.
• Азбаски байни 200–400 µm диаметри миёна вуҷуд надорад, ҳадди критикӣ дақиқ нест.
• Майдонҳои мураккаби шиддати ҷузъҳои воқеӣ моделсозӣ нашудаанд.
• Хастагӣ, зарбаи такрорӣ, зарбаи баллистикӣ ва рафтори ҳарорати баланд омӯхта нашудаанд.
• Натиҷаҳо ба як мавод, геометрия, коркарди гармӣ ва ҳолати боргузорӣ хосанд.

Мушкилоти муҳими гузоришдиҳӣ дар манбаъ

• Таркиби химиявӣ ва синфи тиҷоратии пӯлод мавҷуд нест.
• Барномаи коркарди гармиро танҳо аз шакл пурра хондан мумкин аст.
• Дар шарҳи Шакл 4 ибораҳои намунаи ковокии паст ва баланд нопурра ё вайрон навишта шудаанд.
• Дар баъзе қисмҳо ба ҷойи “low pore density specimen” танҳо “specimen” навишта шудааст.
• Дар Шакл 8 калимаи “True” ба шакли “Ture” навишта шудааст.
• Дар истинодҳои Шакл 19 хатои “Error! Reference source not found” боқӣ мондааст.
• Фарқи вақти оғози тарқиш дар як бахш 7 µs ва дар бахши дигар ва натиҷаҳо 9 µs аст.
• Талафоти деформатсияи максималии таҷрибавӣ тақрибан %5 дода шудааст, дар ҳоле ки талафоти деформатсияи симулятсияи асосёфта ба CT нисбат ба модели комилан зич %9,1 аст; ин ду натиҷа набояд ҳамчун як ченак тафсир шаванд.
• Гарчанде намунаи ковокии паст воқеан ковокиҳои аз 20 µm хурд дорад, он ҳамчун “fully dense” моделсозӣ шудааст.
• Бахши натиҷаҳо ковокиҳои “аз 200 µm хурд”-ро умумӣ мекунад, аммо хурдтарин диаметри мустақиман санҷидашуда дар модели андозаи ягона 200 µm аст.
• Ҳадди критикии тақрибан 400 µm танҳо ба чор диаметри дискретии ковокӣ асос ёфтааст.
• Мувофиқати модел “кофӣ” арзёбӣ шудааст, аммо меъёри миқдории тасдиқ пешниҳод нашудааст.

Таҳқиқот кадом натиҷаҳоро дастгирӣ мекунад?

• Зичии энергияи 500 J/mm³ нисбат ба шароити 292 J/mm³ ковокиҳои газии калонтар ба вуҷуд овардааст.
• Дар намунаи ковокии баланд аксари ковокиҳо дар фосилаи 300–550 µm мебошанд.
• Диаметри калонтарин ковокӣ аз 600 µm зиёд шудааст.
• Дар боргузории 2000 s⁻¹ мустаҳкамии қуллавии намунаи ковокии баланд тақрибан %7,3 коҳиш ёфтааст.
• Дар атрофи ковокиҳо тамаркузи маҳаллии деформатсия ба вуҷуд омадааст.
• Деформатсия дар наздикии ковокии 600 µm тақрибан %28 аз минтақаи бидуни ковокӣ баландтар аст.
• Таъсири ковокӣ дар ҳудуди тақрибан 0,6–0,8 mm босуръат коҳиш ёфтааст.
• Ҳар ду намуна шикасти зери назорати лағжиш ва бо самти тақрибан 45° нишон додаанд.
• Дар намунаи ковокии баланд тарқиш барвақттар оғоз шудааст.
• Ковокии ҳамвории бартаридоштаи лағжиш қисми зиёди талафоти иҷроишро ба вуҷуд овардааст.
• Ковокиҳои дур аз ҳамвории лағжиш тарқиши асосиро ба таври намоён самт надодаанд.
• Модели ковокии 200 µm ба модели комилан зич наздик рафтор кардааст.
• Моделҳои ковокии 400–800 µm талафоти монанди мустаҳкамӣ нишон додаанд.

Таҳқиқот кадом натиҷаҳоро исбот намекунад?

• Исбот намекунад, ки 400 µm дар ҳамаи пӯлодҳои бо истеҳсоли иловагӣ сохташуда ҳадди универсалии қабул аст.
• Нишон намедиҳад, ки ҳамаи ковокиҳои аз 200 µm хурд бехатаранд.
• Нишон намедиҳад, ки ковокиҳои дур аз ҳамвории лағжиш дар хастагӣ ё боргузории дарозмуддат безараранд.
• Исбот намекунад, ки нисбати умумии ковокӣ дар назорати сифат аҳамият надорад.
• Таъсири мутақобила ва гурӯҳбандии ковокиҳои гуногунро пурра шарҳ намедиҳад.
• Нишон намедиҳад, ки ҳамвории бартаридоштаи лағжишро дар ҷузъи воқеии мураккаб пешакӣ дақиқ донистан мумкин аст.
• Нишон намедиҳад, ки ҳамон ковокиҳои критикӣ дар самтҳои гуногуни боргузорӣ амал мекунанд.
• Исбот намекунад, ки модел шароити баллистикӣ, таркиш ё зарбаи такрориро дуруст пешгӯӣ мекунад.
• Нишон намедиҳад, ки параметрҳои истеҳсолии омӯхташуда параметрҳои оптималии LMD мебошанд.
• Таъсири якҷояи ковокиҳои хурди дар CT дида нашударо истисно намекунад.
• Арзишҳои тарҳрезии бехатари ҷузъи воқеии авиатсионӣ, мудофиавӣ ё қатораи баландсуръатро намедиҳад.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Хулосаи техникии усул

Натиҷаҳои назорати микросохтор

Натиҷаҳои тавсифи ковокӣ

Бозёфтҳои асосии таҷрибавӣ

Деформатсия вобаста ба диаметри ковокӣ

Натиҷаҳои моделҳои ҷойгиршавии ковокӣ

Тафсири муҳандисии моделҳои андоза

Ҷудо кардани сатҳҳои далел

Арзёбии оморӣ ва такрорпазирӣ

Гарчанде дар сутунҳои Шакл 6 хатҳои хато мавҷуданд, шумораи намунаҳои мустақил, навъи хати хато, инҳирофи стандартӣ, фосилаи эътимод ва санҷиши гипотеза шарҳ дода нашудаанд. Барои шумориши ковокиҳои CT низ тағйирпазирии дохили намуна ё тақсимот дар партияҳои гуногуни истеҳсолӣ дода нашудааст.

Модели ададӣ умуман бо каҷи таҷрибавӣ мувофиқ аст; аммо тасдиқи модел танҳо ба муқоисаи як каҷ асос ёфтааст. Бо намунаҳои гуногун, суръатҳои гуногуни деформатсия ё сохторҳои гуногуни ковокӣ тасдиқи алоҳида анҷом дода нашудааст.

Аз ин рӯ, таҳқиқот далели қавии механизмӣ дар бораи аҳамияти ҷойгиршавии ковокӣ пешниҳод мекунад; аммо барои истифодаи ҳадди тақрибан 400 µm ҳамчун меъёри қабули истеҳсолӣ скани васеътари намуна, андоза, ҷойгиршавӣ ва боргузорӣ лозим аст.

Хулосаи асосӣ аз нуқтаи назари татбиқ

Фоизи умумии ковокӣ метавонад танҳо ба худӣ худ барои муайян кардани бехатарии динамикӣ кофӣ набошад. Дар дохили ҳамон ковокии умумӣ:

• Шумораи зиёди ковокиҳои хурд,
• Ковокиҳои калони дур аз ҳамвории лағжиш,
• Як ковокии калони ягона дар ҳамвории бартаридоштаи лағжиш

метавонанд натиҷаҳои механикии гуногун ба вуҷуд оранд.

Паёми аз ҷиҳати муҳандисӣ арзишмандтарини таҳқиқот ин аст, ки дар назорати сифати CT-и ҷузъҳои критикии бо истеҳсоли иловагӣ сохташуда на танҳо ҳаҷми ковокӣ, балки андозаи калонтарин ковокӣ, ҷойгиршавӣ, самтгирӣ ва робитаи он бо ҳамвориҳои критикии шиддат зери борҳои хизматӣ бояд арзёбӣ шаванд.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Defect Characteristics Governing the Dynamic Failure of Laser Metal Deposition-Fabricated Ultra-High-Strength Steel

Муаллифон ва тартиби дурусти онҳо: Xiaoyu Gong, Zhengqing Zhou, Guijiu Xie, Hengning Hu, Xueyang Liu

Муаллифи якуми баробар ё саҳми баробар: Дар версияи боршуда изҳороти ҳаммуаллифии якум ё саҳми баробар вуҷуд надорад.

Муаллифони масъул: Guijiu Xie ва Hengning Hu

Почтаи электронии муаллифони масъул: xieguijiu@ustb.edu.cn ва huhuanning@imech.ac.cn

Пайвастагиҳои муассисавӣ:

• School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
• School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China
• Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China

Мутобиқати муаллиф-муассиса:

• Xiaoyu Gong: School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing
• Zhengqing Zhou: School of Civil and Resource Engineering, University of Science and Technology Beijing
• Guijiu Xie: School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing
• Hengning Hu: Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences
• Xueyang Liu: Institute of Mechanics, Chinese Academy of Sciences

ORCID: Дар версияи боршуда маълумоти ORCID-и муаллифон вуҷуд надорад.

DOI:10.2139/ssrn.7194336

Маҷалла: Дар маҷаллаи тақризшаванда нашр нашудааст.

Ношири аслии маҷалла: Мавҷуд нест.

Платформаи нашр: SSRN

Санаи нашр: Дар сабти ҷустуҷӯии SSRN то 1 августи 2026 ҳамчун се рӯз пеш нашршуда нишон дода мешавад; ин сабти нисбӣ тақрибан ба 29 июли 2026 мувофиқ меояд. Санаи дақиқи тақвимӣ дар версияи боршуда навишта нашудааст.

Шумораи саҳифаҳо: Файли боршуда 45 саҳифа дорад. Мақолаи асосӣ ва рӯйхати адабиёт дар 26 саҳифаи аввал, шаклҳои калоншуда дар саҳифаҳои 27–45 ҷойгиранд.

Навъи манбаъ: Таҳқиқоти preprint, ки гузоштани металли лазерӣ, EBSD, CT-и саноатӣ, озмоиши динамикии зарбаи SHPB ва симулятсияи шикасти CDEM дар асоси CT-ро якҷоя мекунад

Ҳолати тақриз: Таҳқиқот аз тақризи ҳамсолон нагузаштааст. Дар ҳамаи саҳифаҳои версияи боршуда огоҳии “Preprint not peer reviewed” мавҷуд аст.

Пайванди расмӣ:Саҳифаи расмии preprint дар SSRN

Маблағгузорӣ:

• Science and Technology Project of Fire Rescue Bureau of Ministry of Emergency Management, 2022XFZD05
• S&T Program of Hebei, 22375419D

Бархӯрди манфиатҳо: Дар версияи боршуда изҳороти алоҳидаи бархӯрди манфиатҳо мавҷуд нест.

Дастрасии додаҳо: Барои ҳаҷмҳои хоми CT, сабтҳои мавҷи SHPB, файлҳои вурудии CDEM, шабакаҳо ва файлҳои натиҷа анбори кушодаи додаҳо ё изҳороти дастрасии додаҳо мавҷуд нест.

Саҳми муаллифон: Дар версияи боршуда CRediT ё дигар изҳороти саҳми муаллифон вуҷуд надорад.

Ин шарҳи туркӣ бо баррасии матни таҳқиқот, ду ҷадвали он, нуздаҳ шакли асосӣ, схемаи коркарди гармӣ, дастгоҳҳои саноатии CT ва SHPB, харитаҳои фаза ва дислокатсияи EBSD, бозсозии ковокиҳо, каҷиҳои динамикии шиддат–деформатсия, тасдиқи модели CDEM, контурҳои деформатсия, графикҳои деформатсия вобаста ба масофа, силсилаҳои вақти тарқиш, моделҳои ҷойгиршавии ковокӣ, муқоисаҳои диаметр ва тасвири шикасти SEM омода шудааст.

Ба мазмуни илмии таҳқиқот аз манбаъҳои беруна ягон бозёфти нави таҷрибавӣ илова нашудааст. Манбаи беруна танҳо барои тасдиқи библиографии сабти SSRN, DOI ва вақти нисбии нашр истифода шудааст.

Маҳдудиятҳои асосии таҳқиқот инҳоянд: аз тақризи ҳамсолон нагузаштани он, шарҳ дода нашудани таркиби пӯлод, нишон дода нашудани такрорҳои SHPB ва усули оморӣ, берун мондани ковокиҳои хурд аз ҳалкунандагии CT ва модел, нопурра гузориш шудани параметрҳои модел, омӯхта шудани танҳо як суръати деформатсия ва муайян шудани ҳадди тақрибан 400 µm танҳо бо чор модели диаметри дискретӣ.