مطالعه تأثير الگو و استراتژي اسكن لايه بر كيفيت سطح و دقت ابعادي قطعات فولاد زنگ نزن 316L ساخته شده به روش ذوب گزينشي با ليزر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

فرآيند ذوب گزينشي با ليزر (SLM) يكي از فرآيندهاي ساخت افزودني است كه بيشترين سهم را در توليد قطعات فلزي به‌وسيله پرينت سه‌بعدي دارا مي‌باشد. طي سال‌هاي اخير مطالعات بسيار گسترده‌اي درمورد تاثير پارامترهاي فرآوري بر كيفيت قطعات توليدي صورت گرفته است. با اين‌حال، با‌توجه به اهميت و گستردگي اين فناوري در مقايسه با ديگر روش‌ها و همچنين وجود پارامترهاي متعدد مؤثر بر كيفيت قطعات توليدي، نياز به مطالعات جامع‌تر براي بهره‌برداري كامل از قابليت‌هاي آن احساس مي‌شود. مطالعه حاضر با هدف مطالعه تاثير استراتژي و الگوي اسكن سطوح بر كيفيت قطعات پرينت شده، به بررسي پارامترهاي اسكن محيط پيرامون لايه‌ها (كانتور)، تاخير زماني انتقال انرژي پرتو ليزر، و ميزان هم‌پوشاني نواحي اسكن در الگوي اسكن نواري بر كيفيت سطح و دقت ابعادي قطعات فولاد زنگ نزن L316 پرداخته است. نتايج نشان داد كه استفاده از اسكن كانتور به كاهش عيوب سطحي مانند ناهمواري‌ها و بهبود كيفيت سطح منجر مي‌شود. توان ليزر و سرعت اسكن مورد استفاده براي ايجاد كانتور به عنوان دو پارامتر اساسي، به طور مستقيم بر كيفيت نهايي قطعات تأثير مي‌گذارند. اين دو پارامتر در قالب چگالي انرژي خطي كانتور تعريف مي‌شوند كه بيانگر ميزان انرژي اعمال شده توسط ليزر بر روي طول واحد از سطح پودر است. افزايش چگالي انرژي خطي كانتور به كاهش زبري سطح و بهبود كيفيت سطحي منجر شد. پارامترهاي بهينه براي دستيابي به كمترين زبري سطح و بهترين كيفيت، توان 80 وات و سرعت 200 ميلي‌متر بر ثانيه بود كه چگالي انرژي خطي معادل 4/0 ژول بر ميلي‌متر ايجاد كرد. همچنين بررسي تأثير توان و سرعت اسكن بر ضخامت ديواره‌هاي جدار نازك نشان داد كه افزايش توان منجر به گسترش حوضچه مذاب و افزايش ضخامت ديواره مي‌شود، درحالي‌كه كاهش سرعت اسكن همين اثر را تقويت مي‌كند. كمترين ضخامت ديواره 7/105 ميكرومتر بود كه به‌طور قابل‌توجهي كمتر از مقدار رايج 300 ميكرومتر در اين فناوري است و نشان مي‌دهد كه با تنظيم دقيق پارامترها، امكان دستيابي به دقت بالاتر در ساخت وجود دارد. همچنين، اختلاف چگالي انرژي بين ناحيه كانتور و هسته بررسي شد. نتايج نشان داد كه افزايش چگالي انرژي كانتور تا %150 بيشتر از ناحيه هسته منجر به كاهش زبري سطح و بهبود كيفيت قطعات مي‌شود. اين پژوهش نشان داد كه زمان تاخير بهينه براي دستيابي به كيفيت سطحي مطلوب و كاهش عيوب ساختاري، 450 ميكروثانيه است. اين مقدار تاخير باعث كاهش ناپيوستگي‌ها و عيوب داخلي قطعات و همچنين بهبود فرآيند انجماد شد. اما انتخاب صحيح الگوي اسكن و تنظيم پارامترهاي آن، بر كاهش عيوب سطحي و بهبود كيفيت نيز تاثير مستقيم دارد. در بخشي از اين پژوهش، اثر همپوشاني نوارها در استراتژي اسكن نواري بررسي شد. افزايش همپوشاني بين نوارها تا 40 ميكرومتر باعث بهبود تراكم، كاهش تخلخل و افزايش سختي شده است. در اين شرايط، چگالي نسبي 92/99% و سختي 9/227 ويكرز به دست آمد. افزايش همپوشاني تا اين مقدار به كاهش تنش‌هاي پسماند و بهبود يكپارچگي ساختاري منجر شد. اين نتايج مي‌تواند راهنماي ارزشمندي براي صنايع مختلف مانند هوافضا، خودروسازي، و پزشكي باشد، به ويژه در كاربردهايي كه به كيفيت سطحي و دقت ابعادي بالا نياز دارند.

234558

طراحي كاربردي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان