Структуры Inconel 718 в 3D-печати EBM: влияние параметров процесса на свойства контура

Поделиться этой статьей

Картик Вайдьялингам Арумугам недавно представил в Университете Линчепинга диссертацию «Влияние параметров процесса на свойства контура в структурах из Inconel 718, изготовленных методом электронно-лучевой плавки», в котором подробно остановился на аддитивном производстве с использованием металла.

Широкая классификация процессов АМ в металлах.

Никелевый сплав Inconel 718 использовался для создания образцов для анализа, поскольку исследователи изучали влияние параметров процесса на свойства контура в структурах Inconel 718 (IN718), изготовленных с помощью EBM. Inconel 718 имеет более высокое содержание Fe, Mo и Nb при более низком весовом % Ti и Al, чем другие сплавы на основе Ni, обеспечивая лучшую прочность, коррозионную стойкость, хорошую свариваемость и устойчивость к растрескиванию.

Части машины EBM. Фотография Себастьяна Брандтберга, используется с разрешения.

Процесс EBM включает в себя множество параметров сборки, которые можно оптимизировать с учетом следующих функций:

Вариации позволяют лучше контролировать такие параметры, как размер ванны расплава, глубина плавления порошка и многое другое.

Влияние низкого фокуса (слева) и высокого фокуса (справа) на ванну расплава

Порошок имеет решающее значение для качества детали, начиная с таких характеристик, как:

«Эти характеристики приводят к сочетанию мер, основанных как на теоретических, так и на эмпирических методах», — заявили исследователи. «Очень важно, чтобы порошок имел хорошую сыпучесть, поскольку это напрямую влияет на плотность детали. Большая плотность частиц порошка (PSD) приведет к плохой сыпучести, а малая PSD приведет к плохой плотности упаковки».

Машина Arcam A2X EBM, вид изнутри (слева), внешний вид (справа). Фото предоставлено Оловом Йоханссоном Бергом.

Образцы для исследования были напечатаны на 3D-принтере в Университете Запада на машине Arcam A2X EBM. В ходе проекта менялись три параметра сборки, включая напряжение, смещение фокуса и скорость печати.

Номинальный состав в массовых % для Inconel 718 Element W

Всего было создано тридцать четыре образца. Были изготовлены два образца стандартных параметров и толщиной 5 мм. Остальные были напечатаны на 3D-принтере с использованием 16 различных параметров сборки и толщиной от 3 до 5 мм. Образцы были вырезаны в направлении сборки и на середине ширины растягивающего стержня со смещением 1-2 мм.

«Использовалась умеренная скорость резки и подавалось достаточное количество охлаждающей жидкости, чтобы гарантировать, что образцы не перегреются и сохранится прямая линия резки», — объяснили исследователи.

Испытание на твердость проведено в соответствии со стандартом испытаний ISO 6507.

После горячего монтажа и шлифовки острых кромок образцы полировались, а затем проводились испытания на твердость с последующим исследованием микроструктуры.

Средние измерения твердости для различных образцов в условиях испытаний HV1 (нагрузка 1 кг).

«Наличие большого количества непроваров и поверхностных дефектов могло существенно повлиять на значения твердости в случае некоторых образцов. Размещение отпечатков твердости в местах вблизи пор могло привести к не совсем точным показаниям. Хотя ряд отпечатков был сделанный для определения средней твердости, он все равно может оказаться лишь близким к оптимальным показаниям и не точным. Возможные эффекты γ" в микроструктуре не могут быть определены с помощью экспериментов, проведенных в этой диссертации. Это связано с ограничениями сканирующего электронного микроскопа», — заключили исследователи.

«Наконец, природа и формирование размеров зерен были сравнены для различных параметров процесса. Картины структуры зерен, полученные с помощью светового оптического микроскопа для каждого образца, могут различаться из-за таких факторов, как качество обработки поверхности, параметры травления, такие как напряжение и продолжительность и, наконец, параметры светового оптического микроскопа.Увеличение и качество изображений могли повлиять на сравнение и изучение зеренных структур в ходе проекта.Хотя были приняты меры, чтобы избежать всех источников ошибок, полностью устранить их невозможно. .