مواد و ساخت پیشرفته

رسوب انرژی هدایت شده لیزری[1] با تغذیه پودری(LDED-PF) یک فرآیند ساخت افزایشی (AM) برای ساخت یک قطعه سه بعدی با خروج همزمان انرژی و مواد پودری از یک منبع تغذیه پودری است. در واقع از پرتو لیزر برای ذوب موادی استفاده می­شود که به طور انتخابی بر روی یک سطح مشخص قرار می­گیرند و در آنجا جامد می­ شوند. در طی فرآیند چاپ سه ­بعدی، پرتو لیزر پودرهای فلزی مختلف را ذوب می­کند.

در تحقیقات جدیدی که در این زمینه انجام شده است نشان داده شده است که استراتژی‌های اسکن می‌توانند به طور قابل‌توجهی بر توزیع دما و تغییر مکان خاص ریزساختار انجماد در رسوب انرژی لیزری با تغذیه پودری تأثیر بگذارند. در این بررسی، یک مدل تحلیلی پایه فیزیکی از فرایند LDED-PF چند مسیره برای پیش‌بینی سریع میدان دمایی هندسه‌های مکعبی تحت چهار استراتژی مختلف اسکن: دو طرفه، یک‌جهت، مارپیچ به سمت داخل و الگوی S ایجاد شده است. بر اساس مدل‌های حرارتی دوبعدی، یک الگوریتم جهانی جدید برای پیش‌بینی پروفیل هندسی مهره‌های همپوشانی در فرایند رسوب انرژی لیزری با تغذیه پودری ایجاد شده است که برای همه استراتژی‌های اسکن اعمال می‌شود. اثرات چهار استراتژی اسکن ذکر شده بر روی میدان­های دمایی، مشخصات هندسی و رفتار ریزساختاری بررسی و آزمایش شده است. ارتباط بین فرآیند و ریزساختار انجماد از طریق شبیه‌سازی دما و خصوصیات ریزساختاری آشکار می‌شوند.

مدل توسعه‌یافته برای رسوب چند مسیری آلیاژ تیتانیوم بتا (Ti-5Al-5 V-5Mo-3Cr) در توان­های لیزر مختلف، سرعت‌های اسکن و فواصل گام به گام تحت استراتژی‌های مختلف اسکن صحت سنجی شده است.

همچنین نقشه ­های انجمادی[2] برای آلیاژ توسعه یافته شده است، و بر اساس آن، تکامل و انتقال ریزساختار از حالت ستونی به هم محور[3] (CET) پیش بینی شده است. نتایج نشان می­دهد که مدل توسعه­یافته می تواند به طور ایده آل ابعاد رسوب، میدان دما و ریزساختار انجمادی را پیش بینی کند. این روش مدل‌سازی برای سایر مواد فلزی قابل استفاده است و می‌توان از آن برای کنترل و مهندسی تغییرات مکانی خاص ریزساختار انجمادی استفاده کرد.

منبع:

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924013622001558