Productie van enkele Tracks van Ti-6Al-4V door afzetting van gerichte energie om te bepalen van de laagdikte voor gelaagde afzetting

TI-6Al-4V is de meest gebruikte legering van de Ti in het lucht-en ruimtevaart, vliegtuig, automobiel, en biomedische industrie vanwege zijn hoge sterkte-gewicht verhouding, uitstekende breuk-taaiheid, laag soortelijk gewicht, uitstekende corrosieweerstand en warmte treatability. Echter, de verdere ontwikkelingen in andere toepassingen zijn uitdagend, als gevolg van zijn lage thermische geleidbaarheid en hoge reactiviteit functies, die resulteren in haar arme zaagt. Bovendien, als gevolg van de hitte verharding verschijnselen tijdens het uitsnijden, een soortelijke warmtebehandeling moet worden ondernomen^1,2,3,4.

Additief (AM) productietechnologieën toonde echter groot potentieel om te worden gebruikt als nieuwe productietechnieken die kunnen verminderen de prijs en energieverbruik, en ingaan op enkele van de huidige uitdagingen in de fabricage van Ti-6Al-4V legering.

Additieve fabricagetechnieken staan bekend als innovatief en een in de omgeving van netto vorm kunnen fabriceren component in een laag-voor-laag-mode. Een laag-voor-laag additive manufacturing aanpak, die een Computer Aided Design (CAD)-model plakjes in dunne lagen en dan bouwt het onderdeel laag voor laag, is van fundamenteel belang voor alle methoden van de AM. In het algemeen, additieve vervaardiging van metalen voorwerpen kan worden onderverdeeld in vier verschillende processen: poeder bed, poeder (geblazen poeder) voeden, draad feed en andere routes^3,5,6.

Gericht energie afzetting (DED) is een klasse van additieve productie en is een proces van geblazen poeder dat driedimensionale (3D) produceert in de buurt van vaste delen van de netto vorm vanuit een CAD-bestand vergelijkbaar met andere methoden van AM. In tegenstelling tot andere technieken, DED kan niet alleen worden gebruikt als een productiemethode, maar ook kan worden gebruikt als een reparatie techniek voor hoogwaardige onderdelen. In het proces van DED, metaalachtig poeder of draad materiaal wordt gevoed door een draaggas of motoren in het zwembad, smelt, dat wordt gegenereerd door de laser beam op ofwel het substraat of eerder laag heeft afgezet. De DED is een veelbelovende geavanceerde fabrieksmatige productie-proces dat in staat van vermindering van de buy-to-fly-verhouding is, en is ook geschikt voor het repareren van hoogwaardige onderdelen die eerder waren onbetaalbaar om te vervangen of onherstelbare⁷.

Oog op de gewenste geometrische afmetingen en eigenschappen van het materiaal, is het belangrijk om vast te stellen van de juiste parameters⁸. Verschillende studies hebben plaatsgevonden aan de verheldering van de relatie tussen procesparameters en de uiteindelijke eigenschappen van de gestorte monster. Peyre et al. ⁹ sommige dunne muren met verschillende procesparameters gebouwd, en hen vervolgens gekenmerkt met behulp van 2D- en 3D-profilometry. Zij toonden aan dat laagdikte en smelt zwembad volume van invloed zijn op de ruwheid parameters merkbaar. Vim et al. ¹⁰ voorgesteld een model om te analyseren van de relatie tussen de procesparameters en de geometrische kenmerken van een interne bekleding laag (geklede height, geklede breedte en diepte van penetratie).

Tot op heden, verschillende studies over DED van Ti zijn legeringen gemeld, meest waarvan gericht op de invloed van de combinatie van parameters op Eigenschappen enorme monsters^11,,^12,4. Rasheedat et al. bestudeerde het effect van scan snelheid en poeder debiet op de resulterende eigenschappen van de laser metalen gedeponeerde Ti-6Al-4V legering. Zij vonden dat door het verhogen van de snelheid van de scan en poeder debiet de microstructuur veranderd van Widmanstätten tot een martensitische microstructuur, wat in een toename van de oppervlakteruwheid en de microhardness van gestorte exemplaren^{7 resulteert}. Echter heeft minder aandacht besteed aan het ontwerpen van de instelling van de dikte van de laag. Choi et al.. hebben onderzocht de correlatie tussen de laagdikte en procesparameters. Zij hebben gevonden dat de belangrijkste bronnen van fout tussen de huidige hoogte en de werkelijke hoogte zijn de poeder massastroom tarief en laag dikte instellen van¹³. Instelling van de dikte van de laag wordt deed niet goed geïmplementeerd in hun studie omdat ze lang en de onnauwkeurige processen in de laag dikte instelling betrokken. Ruan et al. hebben onderzocht het effect van laser scansnelheid op de laaghoogte van de gedeponeerde op een constante laser macht en poeder voederen tarief¹⁴. Zij hebben sommige empirische modellen voorgesteld voor de instelling van de dikte van de laag die zijn verkregen onder bepaalde procescondities, en dus de laag dikte instelling niet mogelijk precieze als gevolg van het gebruik van specifiek proces parameters¹⁵. In tegenstelling tot voorgaande werken is de laagdikte instellen proces voorgesteld in dit manuscript een snelle methode die kan worden uitgevoerd zonder verspilling van tijd en materialen.

De belangrijkste focus van dit werk is een snelle methode voor de bepaling van de laagdikte op basis van de kenmerken van de single tracks van de Ti-6Al-4V legering bij optimale DED procesparameters te ontwikkelen. Daarna, zijn de optimale procesparameters werkzaam voor het bepalen van een laagdikte en fabriceren van high-density Ti-6Al-4V blokken zonder verspilling van tijd en materialen.