बहुपरत जमाव के लिए परत मोटाई निर्धारित करने के लिए निर्देशित ऊर्जा जमाव से Ti-6Al-4V की एकल पटरियों का उत्पादन
Summary
इस शोध में, एक तेजी से पिघल पूल लक्षण वर्णन पर आधारित विधि तिवारी के परत मोटाई-6Al-4V निर्देशित ऊर्जा जमाव द्वारा उत्पादित घटकों का अनुमान विकसित की है ।
Abstract
निर्देशित ऊर्जा जमाव (DED), जो एक additive विनिर्माण तकनीक है, एक लेजर बीम जहां धातु पाउडर कणों के रूप में इंजेक्ट किया जाता है के साथ एक पिघला हुआ पूल के निर्माण शामिल है । सामांय में, इस तकनीक को या तो बनाना या विभिंन घटकों की मरंमत कार्यरत है । इस तकनीक में, अंतिम विशेषताओं कई कारकों से प्रभावित हैं । दरअसल, DED द्वारा घटकों के निर्माण में मुख्य कार्यों में से एक प्रक्रिया मापदंडों (जैसे लेजर शक्ति, लेजर गति, फोकस, आदि) जो आम तौर पर एक व्यापक प्रयोगात्मक जांच के माध्यम से बाहर किया जाता है के रूप में अनुकूलन है । हालांकि, इस तरह का प्रयोग बेहद लंबा और महंगा है । इस प्रकार, आदेश में अनुकूलन प्रक्रिया में तेजी लाने के लिए, एक जांच के लिए एक को पिघल पूल characterizations पर आधारित विधि विकसित किया गया । वास्तव में, इन प्रयोगों में, तिवारी के एकल पटरियों-6Al-4V लेजर शक्ति और लेजर गति के कई संयोजन के साथ एक DED प्रक्रिया द्वारा जमा किए गए थे. भूतल आकृति विज्ञान और एकल पटरियों के आयामों का विश्लेषण किया गया, और पिघल पूल के ज्यामितीय विशेषताओं को चमकाने और क्रॉस-वर्गों नक़्क़ाशी के बाद मूल्यांकन किया गया । उपयोगी इष्टतम प्रक्रिया मापदंडों के चयन के बारे में जानकारी पिघल पूल सुविधाओं की जांच द्वारा प्राप्त किया जा सकता है । इन प्रयोगों को कई परतों के साथ बड़े ब्लॉक की विशेषताएं बढ़ाया जा रहा है । दरअसल, इस पांडुलिपि का वर्णन करता है कि यह जल्दी से बड़े पैमाने पर जमाव के लिए परत मोटाई निर्धारित करने के लिए संभव होगा, और इष्टतम मापदंडों की गणना ऊर्जा घनत्व के अनुसार से अधिक या के तहत बयान से बचें । इसके अलावा से अधिक या के तहत जमाव, समय और सामग्री की बचत इस दृष्टिकोण है जिसमें बहुपरत घटकों के जमाव परत मोटाई के मामले में किसी भी पैरामीटर अनुकूलन के बिना शुरू किया जा सकता है की अंय महान लाभ कर रहे हैं ।
Introduction
तिवारी-6Al-4V एयरोस्पेस, विमान, मोटर वाहन, और अपने उच्च शक्ति के लिए वजन अनुपात, उत्कृष्ट फ्रैक्चर क्रूरता, कम विशिष्ट गुरुत्व, उत्कृष्ट संक्षारण प्रतिरोध, और गर्मी की वजह से जैव चिकित्सा उद्योगों में सबसे अधिक इस्तेमाल किया तिवारी मिश्र धातु है संधि । हालांकि, अंय अनुप्रयोगों में इसके आगे की घटनाओं को चुनौती दे रहे हैं, अपने कम थर्मल चालकता और उच्च जेट सुविधाओं, जो अपने गरीब मशीन में परिणाम के कारण । इसके अलावा, काटने के दौरान गर्मी सख्त घटना के कारण, एक विशिष्ट गर्मी उपचार किया जाना चाहिए1,2,3,4।
फिर भी, additive विनिर्माण (हूं) प्रौद्योगिकियों महान नई विनिर्माण तकनीक है कि मूल्य और ऊर्जा की खपत को कम कर सकते है के रूप में इस्तेमाल किया जा क्षमता दिखाया, और तिवारी के निर्माण में मौजूदा चुनौतियों में से कुछ पता-6Al-4V मिश्र धातु ।
Additive विनिर्माण तकनीक अभिनव के रूप में जाना जाता है और एक परत द्वारा परत फैशन में एक के पास शुद्ध आकार घटक बनाना कर सकते हैं । एक परत द्वारा परत additive विनिर्माण दृष्टिकोण है, जो पतले परतों में एक कंप्यूटर सहायता प्राप्त डिजाइन (सीएडी) मॉडल स्लाइस और फिर परत से घटक परत बनाता है, सभी के लिए मौलिक है हूं तरीके । पाउडर बिस्तर, पाउडर फ़ीड (उड़ा पाउडर), तार फ़ीड, और अन्य मार्गों3,5,6: सामान्य में, धातु सामग्री के additive विनिर्माण चार अलग प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है ।
निर्देशित ऊर्जा जमाव (DED) additive विनिर्माण के एक वर्ग है और एक विकसित पाउडर प्रक्रिया है कि तीन-आयामी एक सीएडी अंय AM तरीकों के समान फ़ाइल से शुद्ध आकार ठोस भागों के पास (3 डी) गढ़े है । अंय तकनीकों के साथ इसके विपरीत, DED केवल एक विनिर्माण पद्धति के रूप में इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है, लेकिन यह भी उच्च मूल्य भागों के लिए एक मरंमत तकनीक के रूप में नियोजित किया जा सकता है । DED प्रक्रिया में, धातु पाउडर या तार सामग्री पिघला पूल, जो या तो सब्सट्रेट या पहले से जमा परत पर लेजर बीम द्वारा उत्पंन होता है में एक वाहक गैस या मोटर्स द्वारा खिलाया जाता है । DED प्रक्रिया एक होनहार उंनत विनिर्माण प्रक्रिया है कि खरीदने के लिए उड़ान के अनुपात को कम करने में सक्षम है, और भी उच्च मूल्य भागों है कि पहले से प्रतिस्थापित या अपूरणीय7नकारात्मक स्तर तक महंगे थे मरंमत करने में सक्षम है ।
आदेश में वांछित ज्यामितीय आयामों और सामग्री गुणों को प्राप्त करने के लिए, यह उपयुक्त पैरामीटर स्थापित करने के लिए महत्वपूर्ण है8. प्रोसेस पैरामीटर्स और जमा किए गए नमूने के अंतिम गुण के बीच संबंधों को स्पष्ट करने के लिए कई अध्ययनों को शुरू किया गया है. Peyre एट अल. 9 अलग प्रक्रिया मापदंडों के साथ कुछ पतली दीवारों का निर्माण किया है, और फिर 2d और 3 डी profilometry का उपयोग करके उंहें विशेषता । उंहोंने दिखाया है कि परत मोटाई और पिघल पूल मात्रा किसी न किसी तरह मापदंडों को प्रभावित करते हैं । विम एट अल। 10 एक मॉडल का प्रस्ताव है ताकि प्रक्रिया के मापदंडों और एक एकल cladding परत के ज्यामितीय विशेषताओं के बीच संबंध का विश्लेषण करने के लिए (ढंकी ऊंचाई, पहने चौड़ाई, और प्रवेश की गहराई) ।
तिथि करने के लिए, तिवारी मिश्र के DED पर कई अध्ययनों की रिपोर्ट की गई है, जिनमें से ज्यादातर बड़े पैमाने पर नमूनों की संपत्तियों पर मापदंडों के संयोजन के प्रभाव पर ध्यान केंद्रित11,12,4. Rasheedat एट अल. लेजर धातु के परिणामी गुणों पर स्कैन गति और पाउडर प्रवाह दर के प्रभाव का अध्ययन किया तिवारी-6Al-4V मिश्र धातु । उंहोंने पाया कि स्कैन की गति और पाउडर प्रवाह दर microstructure Widmanstätten से एक martensitic microstructure है, जो सतह किसी न किसी की वृद्धि में परिणाम और जमा नमूनों की microhardness के लिए बदल दिया7। फिर भी, कम ध्यान परत मोटाई की स्थापना डिजाइनिंग के लिए भुगतान किया गया है । चोई एट अल. परत मोटाई और प्रक्रिया मापदंडों के बीच सहसंबंध की जांच की है । उंहोंने पाया है कि वर्तमान ऊंचाई और वास्तविक ऊंचाई के बीच त्रुटि के मुख्य स्रोत पाउडर जन प्रवाह दर और परत मोटाई13की स्थापना कर रहे हैं । क्योंकि वे परत मोटाई सेटिंग में लंबी और गलत प्रक्रियाओं शामिल उनकी पढ़ाई ठीक से परत मोटाई सेटिंग को लागू नहीं किया । Ruan एट अल. एक निरंतर लेजर शक्ति और पाउडर खिला दर14पर जमा परत ऊंचाई पर लेजर स्कैनिंग गति के प्रभाव की जांच की है । वे परत मोटाई सेटिंग जो विशिष्ट प्रसंस्करण की स्थिति के तहत प्राप्त किए गए थे के लिए कुछ अनुभवजंय मॉडल का प्रस्ताव किया है, और इस प्रकार परत मोटाई सेटिंग विशिष्ट प्रक्रिया मानकों के उपयोग के कारण सटीक नहीं हो सकता है15। पिछले कार्यों के विपरीत, परत मोटाई सेटिंग इस पांडुलिपि में प्रस्तावित प्रक्रिया एक तेजी से विधि है जो समय और सामग्री बर्बाद कर के बिना प्रदर्शन किया जा सकता है ।
इस काम का मुख्य ध्यान इष्टतम DED प्रक्रिया मापदंडों पर तिवारी-6Al-4V मिश्र धातु की एकल पटरियों की विशेषताओं के आधार पर परत मोटाई के निर्धारण के लिए एक तेजी से विधि विकसित करने के लिए है । इसके बाद, इष्टतम प्रक्रिया मापदंडों के लिए एक परत मोटाई निर्धारित करने और समय और सामग्री बर्बाद कर के बिना उच्च घनत्व तिवारी-6Al-4V ब्लॉकों बनाना कार्यरत हैं ।
Protocol
Representative Results
Discussion
इस काम में, ध्यान टुकड़ा करने की क्रिया DED की प्रक्रिया में Ti-6Al-4V, पिघल पूल विशेषताओं की ज्यामिति के अनुसार की स्थापना पर था । इस प्रयोजन के लिए, एक दो कदम प्रोटोकॉल परिभाषित और उपयोग किया गया था । प्रोटोकॉल…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक को यूरोपीय अनुसंधान क्षितिज 2020 अनुसंधान और नवाचार कार्यक्रम बोरेलिस से संबंधित परियोजना को स्वीकार करना चाहेंगे-3 ए ऊर्जा वर्ग के नए Additive और जटिल 3d की अगली पीढ़ी पर उपतंत्र निर्माण के लिए लचीला मशीन धातु पार्ट्स
Materials
| Ti-6Al-4V powder | Xi’Tianrui new material | As starting material | |
| ISOMET precision cutter | Bohler | To cut the samples | |
| Polishing machine | Presi | To polish the samples | |
| EpoFix resin | Presi | To mount the samples | |
| Diamond paste | Presi | For polishing | |
| Optical Microscope | Leica | Microstructural observation | |
| Field emission scanning electron microscope | Merlin-Zeiss | Microstructural observation | |
| Stereo microscope | Leica | ||
| LEC1- CS444 ANALYSER | IncoTest | Chemical analysis | |
| LEC3 – ELTRA OHN2000 ANALYSER | IncoTest | Chemical analysis | |
| LEC2 – LECO TC436AR ANALYSER | IncoTest | Chemical analysis | |
| ICP | IncoTest | Chemical analysis | |
| IRB 4600 | ABB | Antropomorphic robot | |
| GTV PF | GTV | Powder feeding system | |
| YW 52 | Precitec | Laser head | |
| Nozzles | IRIS | Nozzle for feeding powders | |
| YLS 3000 | IPG Photonics | Laser source |
Referências
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