DED İşlemleri
Birkaç araştırma grubu, DED için bir ısı kaynağı olarak kaynak ve/veya plazma bazlı teknolojilerin kullanımını araştırmıştır.
ABD’deki Southern Methodist Üniversitesi’ndeki böyle bir grup, üç boyutlu yapılar üretmek için 4-1⁄2 eksenli frezeleme ile birleştirilmiş gaz metal ark kaynağı kullanmıştır. Benzer bir çalışma, parça üretimi için kombine CO2 ark kaynağı ve 5 eksenli frezelemeyi gösteren Kore Bilim ve Teknoloji Enstitüsü tarafından da gösterildi.
Bu yaklaşımlar uygulanabilir ve lazer ve elektron ışını yaklaşımlarına göre daha düşük maliyetli alternatifler olarak kullanışlıdır, ancak tipik olarak daha büyük ısıdan etkilenen bölge ve diğer proses kontrol sorunları bu yaklaşımların yaygın ticarileşmesini engellemiştir.
Bir dizi başka DED makine mimarisi ve malzemesi araştırılmıştır. Standart bir LENS işlemi kullanılarak seramiklerin işlenmesini gösteren çok sayıda araştırmacıya ek olarak, diğer araştırmacılar termal enerji kaynakları kullanılarak teorik olarak eritilebilen hemen hemen her tür tozu araştırdılar.
Örneğin, plastik toz veya hatta sofra şekeri, plastik veya şeker parçaları üretmek için bir sıcak hava tabancası tarafından üretilen bir eriyik havuzuna üflenebilir. Bugüne kadar yalnızca metal odaklı sistemler ticarileştirilmiş olsa da, DED için farklı malzeme sistemlerinin ve makine mimarilerinin ticari olarak uygulanabilir hale gelmesi muhtemelen sadece bir zaman meselesidir.
İşlem Parametreleri
AM makinelerinin çoğu, makine satıcıları tarafından satılan malzemeler için optimize edilmiş işlem parametreleriyle önceden programlanmış olarak gelir, ancak DED makineleri esnek platformlar olarak satılır; ve bu nedenle DED kullanıcıları, uygulamaları ve malzemeleri için doğru işlem parametrelerini belirlemelidir.
Optimum proses parametreleri malzemeye ve uygulamaya/geometriye bağlıdır. Önemli işlem parametreleri arasında iz tarama aralığı, toz besleme hızı, ışın geçiş hızı, ışın gücü ve ışın nokta boyutu bulunur.
Toz besleme hızı, ışın gücü ve dönüş hızı birbiriyle ilişkilidir; örneğin, ilerleme hızındaki bir artışın ışın gücünü düşürmeye benzer bir etkisi vardır. Benzer şekilde, artan ışın gücü veya toz besleme hızı ve azalan travers hızı, tümü depozit kalınlığını artırır. Enerji açısından bakıldığında, tarama hızı arttıkça, daha kısa bekleme süresi nedeniyle giriş ışını enerjisi azalır, bu da alt tabaka üzerinde daha küçük bir eriyik havuzuna ve daha hızlı soğumaya neden olur.
Tarama desenleri ayrıca parça kalitesinde önemli bir rol oynar. Daha önce bahsedildiği gibi, artık gerilim birikimini en aza indirmek için tarama yönünü katmandan katmana değiştirmek istenebilir. Hat genişliği tarama aralığı, bitişik tanecikler üst üste binecek şekilde ayarlanmalıdır ve katman kalınlığı ayarları, tamamen yoğun bir ürün üretmek için eriyik havuzu derinliğinden daha az olmalıdır.
Eriyik havuzu görüntüleme için gelişmiş aksesuar ekipmanı ve eriyik havuzunu ve birikinti özelliklerini doğru bir şekilde izlemek için gerçek zamanlı birikinti yüksekliği ölçümü, istenen değerleri korumak için geri besleme kontrol girdileri olarak eriyik havuzu boyutunu, şeklini ve sıcaklığını kullanmak mümkün olduğundan, tekrarlanabilirlik açısından değerli eklemelerdir. havuz özellikleri.
Tortu kalınlığını kontrol etmek için hareket hızı, sensör geri bildirimine göre dinamik olarak değiştirilebilir. Katılaşma hızını ve dolayısıyla mikro yapıyı ve özellikleri kontrol etmeye benzer şekilde, eriyik havuzu boyutu izlenebilir ve ardından dinamik olarak değişen lazer gücüyle kontrol edilebilir.
Metalografi Ders Notları
Makro ölçekte tespit edilebilecek reel uygulama ya da hasar örnekleri
Metalografik numune Hazırlama
Metalografi deneyi
Metalografi deneyi nasıl yapılır
Metalografi deneyi Raporu
Dökme Demir malzeme özellikleri
Küresel GRAFİTLİ Dökme Demir mikroyapı
Tipik Malzemeler ve Mikroyapı
DED süreçleri, tamamen yoğun fonksiyonel parçalar üretmeyi amaçlar. Erimiş havuzda kararlı olan herhangi bir toz malzeme veya toz karışımı, parçaların yapımında kullanılabilir. Genel olarak, altın ve bazı alüminyum ve bakır alaşımları gibi yüksek yansıtıcılığa ve termal iletkenliğe sahip metallerin işlenmesi zordur.
Uygun olmayan atmosferik hazırlık olmadıkça ve bağlanma oksit oluşumu tarafından engellenmedikçe, diğer birçok metalin işlenmesi oldukça basittir. Genel olarak, oldukça iyi kaynaklanabilirlik sergileyen metalik malzemelerin işlenmesi kolaydır.
Erimiş bir havuz oluşturmak için çok azı ısıtılabildiğinden seramiklerin işlenmesi daha zordur. Bir seramik malzeme eritilebilse bile, soğutma sırasında termal şok nedeniyle sıklıkla çatlamalar meydana gelir. Bu nedenle, DED kullanılarak işlenen çoğu seramik, bir seramik veya metal matrisli kompozitin parçası olarak işlenir.
Toz besleme stoğu için, toz boyutu tipik olarak yaklaşık 20–150 μm aralığındadır. Bu aralık içinde, toz parçacıkları en kolay şekilde akışkanlaştırılabilir ve akan bir gaz kullanılarak iletilebilir. Harmanlanmış elemental tozlar, sonsuz sayıda alaşım kombinasyonu üretmek için kullanılabilir veya ön alaşımlı tozlar kullanılabilir.
Elemental tozlar, yerinde çeşitli alaşımlar ve/veya kompozit malzemeler oluşturmak için ayrı besleyiciler kullanılarak eriyik bölgesine kesin miktarlarda iletilebilir. Yerinde bir alaşım oluşturmak için elemental tozlar kullanıldığında, karıştırma entalpisi, biriken alaşımın homojenliğinin belirlenmesinde önemli bir rol oynar.
Negatif bir karıştırma entalpisi (ısı salınımı), bileşen elementlerin homojen karışımını teşvik eder ve bu nedenle bu tür alaşım sistemleri, elemental tozlar kullanılarak işleme için oldukça uygundur.
Malzeme özelliklerini hızlı bir şekilde araştırmak için çok malzemeli veya gradyan malzeme kombinasyonları oluşturmanın verimliliği, bu alaşımların çeşitli kombinasyonlarının akma mukavemetini göstermektedir.
Optik yöntemler kullanılarak, bir çekme testi sırasında lokalize gerilim ve gerinim alanları hesaplanabilir ve bu konum için alaşım kombinasyonuyla ilişkilendirilebilir.
Bu metodoloji kullanılarak, çok çeşitli alaşım kombinasyonlarının özellikleri tek bir deneyde araştırılabilir. 2D alaşım geçişleriyle daha büyük numuneler oluşturmak (3 veya 4 toz besleyici kullanarak test eksenine hem uzunlamasına hem de enine alaşım geçişleri), aynı anda daha fazla sayıda alaşım kombinasyonunun araştırılmasını sağlayabilir.
DED prosesleri, 103’ten 105 C/s’ye kadar çıkan son derece yüksek katılaşma soğutma hızlarını içerebilir. (Bu aynı zamanda metal PBF işlemleri için de geçerlidir ve dolayısıyla aşağıdaki tartışma metal PBF kullanılarak yapılan parçalar için de geçerlidir.)
Yüksek soğutma hızları, aşağıdakiler dahil olmak üzere çeşitli mikroyapısal avantajlara yol açabilir: (a) difüzyon kontrollü katı hal faz dönüşümlerinin baskılanması; (b) aşırı doymuş solüsyonların ve dengesiz fazların oluşumu; (c) önemli ölçüde azaltılmış element ayrımı ile son derece ince mikro yapıların oluşumu; ve (d) çok ince ikincil faz parçacıklarının (inklüzyonlar, karbürler, vb.) oluşumu.
DED kullanılarak üretilen parçalar, çok geçişli kaynak birikintilerine çok benzer bir şekilde karmaşık bir termal geçmişe sahiptir. Parça yapımı sırasında, özellikle ince duvarlı bölümlerde ısı birikmesi nedeniyle soğuma hızındaki değişiklikler meydana gelebilir.
Ayrıca, sonraki katmanların biriktirilmesi sırasında ortaya çıkan enerji, daha önce biriktirilen malzemeyi yeniden ısıtabilir ve daha önce biriktirilen katmanların mikro yapısını değiştirebilir. Pik sıcaklıklar, pik sıcaklıktaki süre ve soğuma hızları da dahil olmak üzere termal geçmiş, bir parçanın her noktasında farklı olabilir ve bu da tek bir bileşen içinde faz dönüşümlerine ve çeşitli mikro yapılara yol açar.
Gösterildiği gibi, DED kullanılarak yapılan parçalar tipik olarak son derece ince bir katılaşma altyapısına sahip katmanlı bir mikro yapı sergiler.
Arayüz bölgesi genellikle görünür bir gözeneklilik ve ince bir ısıdan etkilenen bölge (HAZ) göstermez; örneğin, bir CoCrMo işlenmiş substrat üzerine LENS ile biriktirilmiş tıbbi sınıf CoCrMo alaşımının arayüz bölgesindeki mikro yapıda görülebilir.
