بررسي تئوري و تجربي ساخت قطعات بدون ساپورت به روش ذوب گزينشي با ليزر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

ذوب گزينشي با ليزر يكي از موفق‌ترين روش‌هاي ساخت افزودني است. مزيت اصلي اين روش در مقايسه با روش‌هاي فراوري متداول اين است كه اشكال پيچيده را مي‌توان مستقيم از پودر فلزات ساخت. براي ساخت قطعاتي كه داراي سطوح آويخته با زاويه كمتر از 45 درجه هستند و همچنين براي كنترل آهنگ انتقال گرما و جلوگيري از اعوجاج و تغيير شكل قطعات ناشي از تنش‌هاي پسماند حرارتي حين فرايند ساخت، از ساختار پشتيبان استفاده مي‌شود. استفاده از ساختار پشتيبان در ساخت قطعات باعث افزايش هزينه، افزايش زمان و افزايش نياز به عمليات پس‌پردازش مي‌شود. در اين پژوهش با دو رويكرد مختلف سعي در كاهش استفاده از ساختار پشتيبان و حذف كامل آن شده است. در رويكرد اول با تنظيم پارامترها، سعي در كاهش حداقل زاويه سطح آويخته قابل ساخت بدون استفاده از ساختار پشتيبان شد. جهت اين منظور، با به‌كارگيري شش دسته پارامترهاي فرآوري مختلف، سطوح آويخته شيب‌دار در زواياي 45 تا 15 درجه طراحي و ساخته شده‌اند. نتايج نشان داد، سطوح آويخته با زواياي 25 درجه و بالاتر به‌صورت موفقيت‌آميز ساخته شدند. با توجه به قطعات ساخته‌شده، هرچقدر چگالي انرژي حجمي بالاتر باشد، خواص مكانيكي قطعه بهتر خواهد بود. بين پارامترهاي مستقل قطعه، سرعت اسكن بالاترين تأثير را بر روي خواص قطعه دارد، و سرعت بالاتر باعث بالا رفتن كيفيت قطعه مي‌شود. طوري‌كه در سرعت اسكن 2050 ميلي‌متر بر ثانيه و چگالي انرژي حجمي 50 ژول بر ميلي‌متر مكعب، چگالي نسبي قطعات توليد شده به بالاي 99 درصد رسيد. در رويكرد دوم، سعي در ساخت صفحات معلق بدون استفاده از ساختار پشتيبان شد. روشي كه براي اين منظور انتخاب شد، طراحي پل افقي و ساخت پنج ناحيه قبل از رسيدن به سطح پل است. پارامترها از ناحيه اول در كمترين ميزان چگالي انرژي قرار دارند و به‌مرور و در هر ناحيه، مقدار چگالي انرژي افزايش پيدا مي‌كند تا با رسيدن به سطح پل، مقدار چگالي انرژي به مقدار استاندارد آن برسد. سپس ساخت پل آغاز مي‌شود. هر ناحيه داراي 12 لايه است و چگالي انرژي حجمي ناحيه اول بايد بيشتر از 50 ژول بر ميلي‌متر مكعب باشد. درنهايت تعداد 124 لايه پل افقي بدون استفاده از ساختار پشتيبان ساخته شد. همچنين چگالي نسبي پل ساخته‌شده، به بالاي 98 درصد رسيد.

229705

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان