Parametri critici per Inconel: studio degli effetti su Inconel 719 durante la fusione del letto di polvere laser
Nel recente effetto ” Effetti dei parametri più importanti sulle proprietà di Inconel 719 prodotto da Laser Powder Bed Fusion “, il ricercatore e studente di tesi finlandese Kalle Kohtanen tenta di scoprire gli effetti dei parametri su Inconel 719, prodotto mediante fusione laser del letto di polvere.
Qui, Kohtanen ha raccolto dati sostanziali su cui lavorare mentre studiava Inconel 718 e apprendeva di più sui parametri della fusione del letto di potenza laser, nonché su fenomeni come la formazione del buco della serratura, la modalità di conduzione, la mancanza di fusione e il rigonfiamento.
Con il progetto in corso da gennaio 2018 fino alla fine di dicembre 2020, Kohtanen ha scritto questa tesi in collaborazione con la società Etteplan e i ricercatori del progetto Laser Materials Processing di LUT con Metal 3D Innovations ( Me3DI ).
La produzione di L-PBF richiede solo alcuni semplici passaggi, ripetuti più e più volte a seconda del materiale e del numero di strati stabiliti durante l’affettatura.
Dopo ogni ciclo di stampa, la polvere può di solito essere riciclata, rendendo il processo L-PBF molto attraente in termini di mancanza di rifiuti.
Inconel comprende una famiglia di leghe di nichel prodotte da Special Metals Corporation , con Inconel 718 che agisce come una lega particolare nella linea. Inconel 718 è in effetti una “superlega” per le sue proprietà meccaniche e mostra il potenziale per applicazioni in aree come turbine a gas, rivestimenti e persino aerospaziale; tuttavia, lascia spazio a miglioramenti, secondo l’autore, a causa della sua elevata resistenza al taglio. Questo materiale è anche considerato con conducibilità termica inferiore e basso tasso di rimozione del materiale. Tali sfide significano che l’accessibilità economica può essere un problema, insieme all’uso dell’energia.
“Poiché la lavorazione convenzionale non è efficace, Inconel 718 è più spesso utilizzato nel processo L-PBF poiché PBF è un processo senza utensili”, afferma Kohtanen.
Numerosi componenti in lega compongono Inconel 718, principalmente nichel, cromo e ferro. Circa 110 parametri influenzano complessivamente l’L-PBF, lasciandoli classificati in diversi modi. Il raggio laser e il modello di interazione materiale definiscono questi parametri in termini di posizione e interazione.
“I principali parametri di input quando Inconel 718 è prodotto da L-PBF hanno un effetto diretto sulle caratteristiche del pool di fusione. Se il pool di fusione perde stabilità e inizia a bollire e schizzare, iniziano a verificarsi diversi tipi di difetti, come il balling e la formazione di porosità ”, ha spiegato l’autore in conclusione, che si è concentrato sulla densità di energia volumetrica, VED, che si combina nel calcolo della velocità di scansione , potenza del laser, distanza del tratteggio e spessore dello strato.
“Il grande valore del VED (con elevata potenza laser e bassa velocità di scansione) provoca la formazione di porosità nei precedenti strati fusi e schizzi di particelle di metallo caldo. Questa modalità di interazione tra raggio laser e materiale è la modalità effetto buco della serratura. La mancanza della modalità di interazione di fusione si verifica quando si utilizzano valori VED bassi. In questa modalità, gli strati fusi non formano un legame tra loro perché il pool di fusione è troppo piccolo. Inoltre, poiché tutta la polvere non si scioglie, rimane una polvere non fusa tra gli strati. A causa di 37 di questi difetti, la mancanza di fusione provoca un calo significativo delle proprietà di trazione, un alto tasso di porosità e rugosità superficiale. “
