Optimización de Parámetros y Estudio de Repetibilidad en Superaleación a Base de Níquel de Baja Soldabilidad René 80 Procesada a Través de Fusión por Lecho de Polvo Láser (L-PBF)
Autores: Martelli, Pietro Antonio; Sivo, Antonio; Calignano, Flaviana; Bassini, Emilio; Biamino, Sara; Ugues, Daniele
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Procesabilidad
René 80
Fusión por láser en lecho de polvo
Superaleación de Ni
Palas de turbina
Optimización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 2
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo tiene como objetivo investigar la procesabilidad de René 80 a través de la fusión por láser en lecho de polvo (L-PBF). René 80 es una superaleación de níquel poco soldable, que actualmente se procesa mediante fundición a la cera perdida para fabricar palas de turbina que operan a una temperatura de aproximadamente 850 grados C. La optimización de los parámetros de L-PBF tiene como objetivo aumentar la integridad de la pieza y mejorar la repetibilidad del proceso. Este aspecto se abordó creando un diseño completo de experimentos (DOE) en el que se variaron la potencia del láser, la velocidad de escaneo y la distancia de hatch. La optimización de los parámetros mencionados minimizó la densidad de grietas y la fracción de área de poros. Así, se seleccionaron cinco conjuntos de parámetros que conducen a una densidad de grietas inferior a 100 um/mm2 y una fracción de poros entre 0.045% y 0.085%. Además, se estudió la repetibilidad intra-impresión produciendo tres repeticiones de especímenes para cada conjunto óptimo de parámetros en la misma construcción. El valor de porosidad obtenido fue constante entre las repeticiones, y la densidad de grietas (alrededor de 75 um/mm2) tuvo una ligera desviación estándar. El tercer paso de la investigación evaluó la repetibilidad inter-impresiones produciendo una réplica de los cinco conjuntos de parámetros seleccionados en una construcción diferente y comparando los resultados con los estudiados previamente. Según este último estudio, la fracción de porosidad (aprox. 0.06%) fue constante en condiciones intra- e inter-impresión. Por el contrario, la densidad de grietas fue inferior a 100 um/mm2 solo en tres conjuntos de parámetros, independientemente de la verificación cruzada intra- o inter-construcción. Finalmente, se eligió el mejor conjunto de parámetros, enfatizando la fracción promedio de defectos (el valor más bajo posible) y la repetibilidad. Una vez lograda la densificación óptima de las muestras, también se investigaron las características microestructurales de la aleación.
Descripción
Este trabajo tiene como objetivo investigar la procesabilidad de René 80 a través de la fusión por láser en lecho de polvo (L-PBF). René 80 es una superaleación de níquel poco soldable, que actualmente se procesa mediante fundición a la cera perdida para fabricar palas de turbina que operan a una temperatura de aproximadamente 850 grados C. La optimización de los parámetros de L-PBF tiene como objetivo aumentar la integridad de la pieza y mejorar la repetibilidad del proceso. Este aspecto se abordó creando un diseño completo de experimentos (DOE) en el que se variaron la potencia del láser, la velocidad de escaneo y la distancia de hatch. La optimización de los parámetros mencionados minimizó la densidad de grietas y la fracción de área de poros. Así, se seleccionaron cinco conjuntos de parámetros que conducen a una densidad de grietas inferior a 100 um/mm2 y una fracción de poros entre 0.045% y 0.085%. Además, se estudió la repetibilidad intra-impresión produciendo tres repeticiones de especímenes para cada conjunto óptimo de parámetros en la misma construcción. El valor de porosidad obtenido fue constante entre las repeticiones, y la densidad de grietas (alrededor de 75 um/mm2) tuvo una ligera desviación estándar. El tercer paso de la investigación evaluó la repetibilidad inter-impresiones produciendo una réplica de los cinco conjuntos de parámetros seleccionados en una construcción diferente y comparando los resultados con los estudiados previamente. Según este último estudio, la fracción de porosidad (aprox. 0.06%) fue constante en condiciones intra- e inter-impresión. Por el contrario, la densidad de grietas fue inferior a 100 um/mm2 solo en tres conjuntos de parámetros, independientemente de la verificación cruzada intra- o inter-construcción. Finalmente, se eligió el mejor conjunto de parámetros, enfatizando la fracción promedio de defectos (el valor más bajo posible) y la repetibilidad. Una vez lograda la densificación óptima de las muestras, también se investigaron las características microestructurales de la aleación.