بررسی تاثیر توزیع اندازه ذرات در بهینه ‏سازی پارامتر‏های فرایند در روش SLM

هدف از این پژوهش بررسی تاثیر توزیع اندازه ذرات بر سیالیت و چگالی بستر پودر، چگالی قطعه نهایی، زبری سطح، استحکام کششی، ازدیاد طول و سختی قطعه است.
در این پژوهش از پودر فولاد ضدزنگ L360 اتمیزه به عنوان ماده اولیه و از دستگاه MCP SLM-Realizer 100 شرکت GmbH با توان ۵۰ وات، قطر پرتو ۰۲۶٫ میلی‏متر و محفظه‏ای با گاز آرگون و میزان اکسیژن کمتر از ۱٫ درصد استفاده شده است. همچنین از اندازه سرعت اسکن متغیر(۱۰۰ الی ۳۰۰ میلی‏متر بر ثانیه) و اندازه قطر پرتو متغیر(۰۲۶٫ الی ۰۴۸٫ میلی‏متر) برای نمونه‏ گیری استفاده شده است.
توزیع اندازه ذرات در این پژوهش به دو روش تکنولوژی شرکت LPW با اندازه ذرات ۱۵ الی ۴۵ میکرومتر و روش شرکت (Sandvik Osprey- SO) با اندازه ذرات تا ۴۵ میکرومتر انجام شده است.
نتایج حاصل از آزمایش:
شکل، اندازه و توزیع اندازه ذرات
بررسی شکل ذرات از طریق SEM نشان داد که در هر دو حالتSO و LPW ذرات به صورت کروی با سطحی صاف هستند. همچنین توزیع ذرات به روشSO طیف وسیع‏تری از ذرات را در بر می‏گیرد و شامل تعداد بیشتری از ذرات با اندازه کمتر از ۱۰ میکرومتر می‏شود. اندازه متوسط ذرات در SO 27.53 میکرومتر و درLPW 29.94 میکرومتر است.
چگالی بستر پودر و سیالیت پودر
گستره وسیعی از اندازه ذرات معمولا اجازه می دهد تا چگالی بالاتری در بستر پودر به دست آید. چراکه ذرات کوچکتر می توانند بین ذرات بزرگتر قرار بگیرند. به همین خاطر در ذرات SO چگالی ذرات بستر پودر بالاتر از ذرات LPW است. این ویژگی باعث بهبود کیفیت قطعه نهایی می‏شود.(شکل a ذرات SO، شکل b ذرات LPW)

تراکم بالاتر در بستر پودر باعث اصطکاک زیادی می‌شود و این امکان برای ذرات فراهم می‌شود که در طول جریان یافتن پودر، با یکدیگر قفل شوند. بنابراین کاهش سیالیت پودر در SO را مشاهده می‏کنیم.
با افزایش قطر پرتو لیزر میزان چگالی قطعه نهایی افزایش می‏یابد.
?زبری سطح قطعات نهایی
زبری سطح به دو بخش زبری سطح بالایی و زبری سطح کناری قطعه تقسیم می‏شود و معمولا سطح بالایی زبرتر از سطح کناری است.
ذراتSO سطح کناری با کیفیت‏تری نسبت به ذراتLPW دارند. زبری سطح بالایی در دو پودرLPW و SO از الگوی خاصی پیروی نمی کند.
?استحکام کششی و ازدیاد طول قطعات نهایی
شکل‏های c و d به ترتیب نمایانگر استحکام کششی نهایی و ازدیاد طول در پودر‏های SO و LPW هستند.

همانطور که در شکل e قابل مشاهده است با افزایش چگالی انرژی لیزر، UTS در ابتدا افزایش و سپس کاهش می‏یابد.
میزان UTS در پودر‏های LPW نسبت به پودر‏های so بیشتر است. برای هر دو پودر SO وLPW افت شدید در چگالی ‏انرژی لیزر بالا را مشاهده می‏کنیم.
آزمایش روی روند ازدیاد طول با افزایش چگالی انرژی لیزر در هر دو نوع پودرSO و LPW نتایجی مشابه
به UTS را نشان داد اما در چگالی انرژی بالا ازدیاد طول پودر SO بیشتر از LPW است.
?سختی قطعات نهایی
با افزایش چگالی انرژی لیزر سختی افزایش می‏یابد اگر چه در پودرهای SO بی‏نظمی هایی در این قانون مشاهده می‏شود.
ذرات SO در محدوده سختی ۶۸ الی ۷۲ تغییرات ناچیزی دارند اما تحت چگالی انرژی لیزر مختلف، روند واضحی ندارند. ذراتLPW نسبت به ذرات SO سختی بالاتری در چگالی‏ انرژی لیزر بالا دارند.

 

مرجع:

iu, B., Wildman, R., Tuck, C., Ashcroft, I., & Hague, R. (n.d.
INVESTIGATION THE EFFECT OF PARTICLE SIZE DISTRIBUTION ON PROCESSING PARAMETERS OPTIMISATION IN SELECTIVE LASER MELTING PROCESS, 227–۲۳۸٫

منبع:monofan.ir

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *