Estructuras de Titanio Comercialmente Puro de Pared Delgada: Optimización de Parámetros del Proceso de Fusión por Láser en Cama de Polvo
Autores: Depboylu, Fatma Nur; Yasa, Evren; Poyraz, Ozgur; Korkusuz, Feza
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Fusión por lecho de polvo láser
Parámetros del proceso
Cp-Ti
Densidad de energía volumétrica
Tecnología L-PBF
Propiedades mecánicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Los parámetros del proceso de fusión por lecho de polvo láser (L-PBF) pueden ser variables dependiendo de la geometría de la pieza debido a las diferencias en la conductividad térmica. El número de estudios sobre el desarrollo de parámetros del proceso para titanio puro comercial (Cp-Ti) con el proceso L-PBF también es bastante limitado en la literatura. El objetivo de este estudio es presentar un desarrollo de proceso integral para la producción de estructuras masivas y delgadas de Cp-Ti con la tecnología L-PBF. En la primera fase, se identificaron los parámetros de proceso adecuados, incluyendo la velocidad de escaneo, la potencia del láser, la distancia de hatch y el grosor de la capa, utilizando especímenes prismáticos con paredes delgadas, de modo que los parámetros obtenidos pudieran ser utilizados tanto para secciones voluminosas como para características delgadas, como estructuras de celosía. Los parámetros del proceso se variaron para cambiar la densidad de energía volumétrica de 19 a 208 J/mm entre 80 conjuntos de parámetros diferentes. Los conjuntos de parámetros que tenían un valor de Densidad de Energía Volumétrica (VED) entre 32 J/mm y 47 J/mm produjeron piezas de Cp-Ti casi completamente densas, mientras que la potencia del láser se estableció entre 200-250 W y la velocidad de escaneo se utilizó entre 1000-1400 mm/s. Finalmente, se aplicaron pruebas de dureza Vickers y de tracción a piezas de Cp-Ti altamente densas. Este estudio, que investiga el efecto de los parámetros del proceso en un amplio rango, demostró que L-PBF es una tecnología de fabricación favorable para piezas de Cp-Ti con casi plena densidad y buenas propiedades mecánicas, así como buena precisión dimensional incluso en geometrías delgadas. Además, los resultados muestran que combinar parámetros en uno solo, es decir, VED, no es una forma adecuada de optimizar los parámetros del proceso, ya que aumentar la potencia del láser o disminuir la velocidad de escaneo puede alterar los resultados, aunque VED aumente de ambas maneras.
Descripción
Los parámetros del proceso de fusión por lecho de polvo láser (L-PBF) pueden ser variables dependiendo de la geometría de la pieza debido a las diferencias en la conductividad térmica. El número de estudios sobre el desarrollo de parámetros del proceso para titanio puro comercial (Cp-Ti) con el proceso L-PBF también es bastante limitado en la literatura. El objetivo de este estudio es presentar un desarrollo de proceso integral para la producción de estructuras masivas y delgadas de Cp-Ti con la tecnología L-PBF. En la primera fase, se identificaron los parámetros de proceso adecuados, incluyendo la velocidad de escaneo, la potencia del láser, la distancia de hatch y el grosor de la capa, utilizando especímenes prismáticos con paredes delgadas, de modo que los parámetros obtenidos pudieran ser utilizados tanto para secciones voluminosas como para características delgadas, como estructuras de celosía. Los parámetros del proceso se variaron para cambiar la densidad de energía volumétrica de 19 a 208 J/mm entre 80 conjuntos de parámetros diferentes. Los conjuntos de parámetros que tenían un valor de Densidad de Energía Volumétrica (VED) entre 32 J/mm y 47 J/mm produjeron piezas de Cp-Ti casi completamente densas, mientras que la potencia del láser se estableció entre 200-250 W y la velocidad de escaneo se utilizó entre 1000-1400 mm/s. Finalmente, se aplicaron pruebas de dureza Vickers y de tracción a piezas de Cp-Ti altamente densas. Este estudio, que investiga el efecto de los parámetros del proceso en un amplio rango, demostró que L-PBF es una tecnología de fabricación favorable para piezas de Cp-Ti con casi plena densidad y buenas propiedades mecánicas, así como buena precisión dimensional incluso en geometrías delgadas. Además, los resultados muestran que combinar parámetros en uno solo, es decir, VED, no es una forma adecuada de optimizar los parámetros del proceso, ya que aumentar la potencia del láser o disminuir la velocidad de escaneo puede alterar los resultados, aunque VED aumente de ambas maneras.