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Efecto de la geometría en la microestructura y propiedades mecánicas en la fusión por láser de lecho de polvo de Ti-6Al-4V

Autores: Munk, Juri; Breitbarth, Eric; Siemer, Tobias; Pirch, Norbert; Häfner, Constantin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ciencias de los Materiales

Subcategoría

Materiales estructurales

Palabras clave

Fusión por lecho de polvo láser
Ti-6al-4v
Propiedades mecánicas
Microestructura
Simulación
Geometrías

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 2

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La fusión por lecho de polvo láser (LPBF) de Ti-6Al-4V permite la fabricación de piezas complejas para aplicaciones ligeras. La microestructura emergente en el proceso LPBF y, por lo tanto, las propiedades mecánicas están definidas por los ciclos térmicos, que son localmente variables para geometrías complejas. Las predicciones de propiedades mecánicas locales mediante simulación reducirían drásticamente el tiempo de desarrollo de nuevas aplicaciones, pero hoy en día no son posibles a escala de pieza, por lo que las nuevas aplicaciones de piezas deben ser calificadas experimentalmente con gran esfuerzo. En este estudio, se transfirieron secciones de geometría representativa a una forma de muestra simplificada para caracterizar mecánicamente diferentes microestructuras dependientes de la geometría. En áreas expuestas a un aumento de entrada de calor en comparación con el tiempo, se midió una microestructura lamelar alfa + beta con una fracción beta de hasta el 20% en contraste con la común microestructura alfa martensítica del Ti-6Al-4V fabricado por LPBF, lo que resulta en una reducción de la resistencia a la tracción y la vida a fatiga. Por primera vez, se estableció con éxito una correlación entre la resistencia a la tracción última de múltiples geometrías y los correspondientes ciclos de temperatura-tiempo. Con un esfuerzo computacional reducido mediante el uso de suposiciones simplificadoras en la simulación, este modelo de correlación puede aplicarse teóricamente a nivel de pieza. Este trabajo ha sentado las bases para la predicción basada en simulación de propiedades mecánicas para piezas enteras fabricadas con LPBF.

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