3 lipca 2022

 

Artykuł jest kontynuacją publikacji opisującej założenia i przebieg projektu AM-Crash dotyczącego wytwarzania elementów strukturalnych obciążanych dynamicznie w technologiach przyrostowych. Poprzednie części tego cyklu dostępne są w wydaniach grudzień/2021 i luty/2022 „Projektowania i Konstrukcji Inżynierskich”. W tej części opisujemy skutki zwiększenia tempa budowy modeli przestrzennych za sprawą opracowania nowego zestawu parametrów procesowych dla przetopu stali o średniej zawartości manganu.

Marcin Kasprowicz

MATERIAŁ

Na potrzeby projektu firma Salzgitter Mannesmann Forschung dostarczyła proszek nowego stopu o składzie chemicznym odpowiadającym niskowęglowej stali średnio-manganowej (Tab. 1). Skład ten zapewnia uzyskanie mikrostruktury, w której w wyniku energii zderzenia nastąpi zainicjowanie i propagacja przemiany austenitu w martenzyt, przy zaabsorbowaniu znacznej ilości energii uderzenia.

Tab. 1 Skład chemiczny stopu StaVari Small
Tab. 1 Skład chemiczny stopu StaVari

Proszek został wytworzony metodą atomizacji gazowej, zgodnie z wymaganiami technologii LPBF (Laser Powder Bed Fusion) (wielkość frakcji: 20-63 μm). Przeprowadzone na Politechnice Wrocławskiej badania pozwoliły na ocenę jakości dostarczonego materiału. Analizując próbkę proszku w mikroskopie elektronowym SEM można stwierdzić, że występuje duża ilość cząstek o mniejszej frakcji przylepionych do powierzchni większych cząstek, tzw. satelity, zaznaczone czerwonymi strzałkami na rysunku 1. Sferyczność cząstek nie jest idealna, jednak po przeprowadzeniu testu sypkości proszek spełnia wymagania technologii LPBF.

1 Zdjęcia wykonane na mikroskopie SEM badania morfologii proszku Small
Rys. 1 Zdjęcia wykonane na mikroskopie SEM: badanie morfologii proszku

WYSOKOŚĆ WARSTWY W PROCESIE LPBF

Na podstawie wyników badań opisanych w poprzednim artykule można stwierdzić, że parametrem, który ma największy wpływ na produktywność zasadniczego procesu produkcyjnego SLM jest wysokość przetapianej warstwy
proszku, dlatego w celu zwiększenia wydajności zdecydowano się na zmianę tego parametru. Wysokość warstwy to wartość, o jaką obniża się platforma maszyny przed nałożeniem proszku przez zgarniacz. Zwiększając wysokość warstwy nanoszonego proszku zmniejszamy sumaryczną ilość warstw potrzebnych do wybudowania modelu o danej wysokości. Dzięki temu zmniejszamy ilość sekwencji składających się z ekspozycji laserem i nakładania proszku przez zgarniacz maszyny. Uproszczony schemat warstwowej budowy w technologii SLM-LPBF przedstawia rysunek 2.

2 Schemat warstwowej budowy w technologii SLM LPBF Small

Rys. 2 Schemat warstwowej budowy w technologii SLM-LPBF (opracowanie własne)

 

Cały artykuł dostępny jest w wydaniu płatnym 5/6 (176/177) Maj/Czerwiec 2022

Jak zakupić