本报告为美国政府机构赞助工作的记录。美国政府及其任何机构、芝加哥大学阿贡分校有限责任公司及其任何员工或官员均不对所披露的任何信息、设备、产品或流程的准确性、完整性或实用性做任何明示或暗示的保证,也不承担任何法律责任或义务,也不表示其使用不会侵犯私有权利。本文以商品名、商标、制造商或其他方式提及任何特定商业产品、流程或服务并不一定构成或暗示美国政府或其任何机构对其的认可、推荐或支持。本文表达的文档作者的观点和意见不一定代表或反映美国政府或其任何机构、阿贡国家实验室或芝加哥大学阿贡分校有限责任公司的观点和意见。
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抽象目的 - 本文的目的是研究使用激光粉末床融合(LPBF)制造的镍含量(NITI)部分对镍含量(NITI)部分的均匀性的影响。此外,已经研究了制造参数和不同的熔融策略的影响,包括多个重新粘贴周期,可打印性和宏缺陷,例如孔隙和裂纹形成。设计/方法/方法 - 使用LPBF工艺来制造元混合粉末的NITI合金,并通过使用重新制定的扫描策略来评估改善制造标本的均匀性。此外,还使用了单一熔体和最多两个遥控器。发现 - 结果表明,重新升压可能对改善密度以及化学和相组成均匀化是有益的。扫描电子显微镜中的反向散射电子模式显示,在没有粘合的Ni和Ti元素粉末的情况下,响应增加了遥远的数量。所研究熔体的NITI零件的微值值相似,范围为487至495 HV。尽管如此,观察到的测量误差会随着遥控器的增加而降低,表明化学和相组成均匀性的增加。然而,X射线衍射分析揭示了多个阶段的存在,而与熔体运行的数量无关。独创性/价值 - 首次使用了作者的知识,使用重新放置扫描策略,通过LPBF制造了基本混合的NITI粉末。
摘要:基于Zn的金属的激光粉末床融合(LPBF)具有产生定制的可生物降解植入物的突出优势。然而,在Zn激光熔化期间发生了大规模蒸发,因此调节激光能量输入和气体屏蔽条件以消除LPBF过程中蒸发烟雾的负面影响成为一个关键问题。在这项研究中,建立了两个数值模型,以模拟扫描激光与Zn金属之间的相互作用以及屏蔽气流与蒸发烟雾之间的相互作用。第一个模型通过将蒸发对能量,动量和质量的保护作用进行影响,预测了不同激光输入的蒸发率。以蒸发速率作为输入,第二个模型通过采取气体循环系统的效果,包括几何设计和流量速率,预测了在屏蔽气流的不同条件下蒸发烟雾的消除效果。在涉及足够激光输入和优化的屏蔽气流的情况下,在LPBF过程中,蒸发烟雾有效地从加工室中删除。此外,通过比较纯锌和钛合金的LPBF来讨论表面质量致密性的影响。已建立的数值分析不仅有助于找到基于Zn的金属LPBF的足够激光输入和优化的屏蔽气流,而且还有益于理解LPBF工艺蒸发的影响。
本研究的目的是现场检测使用激光粉末床熔合 (LPBF) 增材制造工艺制造的金属部件中的缺陷形成情况。这是一个重要的研究领域,因为尽管节省了大量成本和时间,但航空航天和生物医学等精密驱动型行业仍不愿使用 LPBF 制造安全关键部件,因为该工艺容易产生缺陷。LPBF 和增材制造中的另一个新兴问题与网络安全有关——恶意行为者可能会篡改工艺或在部件内部植入缺陷以损害其性能。因此,本研究的目标是开发和应用一种物理和数据集成策略,用于在线监控和检测 LPBF 部件中的缺陷形成情况。实现此目标的方法是基于将现场熔池温度测量(孪生)与基于图论的热模拟模型相结合,该模型可以快速预测部件中的温度分布(热历史)。该方法的创新之处在于,通过现场熔池温度测量逐层更新计算热模型提供的温度分布预测。这种数字孪生方法用于检测使用商用 LPBF 系统制造的不锈钢 (316L) 叶轮形部件中的缺陷形成。生产了四个这样的叶轮,模拟了 LPBF 部件中缺陷形成的三种途径,即:加工参数的变化(工艺漂移);机器相关故障(镜片脱层)以及故意篡改工艺以在部件内部植入缺陷(网络入侵)。使用 X 射线计算的
为 LPBF 开发了标准资格文件 - ASME PTB-13 – 计划添加 DED 316L LPBF 数据包和代码案例正在开发中 Arc DED 数据包和代码案例正在开发中 – 多种材料 • ASME 第三部分先进制造工作组
抽象使用金属添加剂制造(AM)的一种经常引用的好处是设计和产生适合最终用途零件所需功能和性能的复杂几何形状。在这种情况下,激光粉床融合(LPBF)是合适的AM过程。由于可访问性问题和降低成本潜力,这种“复杂” LPBF零件应使用净形制造,而最少使用后处理加工。但是,LPBF的固有表面粗糙度可能会阻碍零件的性能,尤其是从结构的角度,尤其是在疲劳方面。因此,工程师必须了解表面粗糙度对零件性能的影响以及如何在设计过程中考虑它。本文介绍了与LPBF表面粗糙度有关的研究的系统文献综述。通常,研究重点是表面粗糙度与LPBF构建参数,材料特性或后处理之间的关系。关于如何考虑AM设计过程中如何考虑表面粗糙度的设计支持的研究很少。因此,考虑到其他研究领域突出了表面粗糙度的影响,对这种支持的未来研究很重要。关键字:激光粉床融合,表面粗糙度,添加剂制造设计(DFAM),X(DFX)设计,设计工程联系:Obilanade,DidunoluwaabiodunLuleå技术产品创新瑞典
摘要:激光粉末床熔合(LPBF)是一种很有前途的金属材料增材制造工艺,其优点是产品设计灵活,可制造各种机械零件。然而,由于金属零件是逐层堆叠的,因此 LPBF 制备的材料具有各向异性的微观结构,这对于材料设计非常重要。本研究从构建方向探究了 LPBF 制备的 18Ni300 马氏体时效钢(MS)的耐腐蚀性能,并研究了热处理和时效对微观结构和耐腐蚀性能的影响。LPBF 中快速冷却形成的亚晶胞提高了 MS 的耐腐蚀性能。因此,构建后的 MS 具有最高的耐腐蚀性能。然而,热处理或时效会消除亚晶胞,导致耐腐蚀性能下降。对于 18Ni300 MS,圆柱形亚晶胞形成并沿着散热方向排列,与建造方向相似;因此,在建造状态的 MS 中发现明显的耐腐蚀各向异性。然而,这种耐腐蚀各向异性会因热处理和时效而减弱,从而消除亚晶胞。
摘要:薄壁结构因其在航空航天工程中用作轻型部件而备受关注。通过增材制造 (AM) 制造这些部件通常会产生不希望的翘曲,这是因为制造过程中会产生热应力,并且部件的结构刚度会降低。本研究的目的是分析激光粉末床熔合 (LPBF) 制造的几个薄壁部件的变形。进行实验以研究由 LPBF 制造的薄壁结构在几个开放和封闭形状中对不同设计参数(例如壁厚和部件高度)的翘曲敏感性。使用 3D 扫描仪测量平面外位移方面的残余变形。此外,首先校准内部有限元软件,然后使用它来增强原始设计,以尽量减少 LPBF 打印过程引起的翘曲。结果表明,开放的几何形状比封闭的几何形状更容易翘曲,并且垂直加强筋可以通过增加刚度来减轻部件翘曲。