چاپ سه‌ بعدي ابر آلياژ اينكونل 625 به روش ذوب ليزر انتخابي

3D-Printing of Inconel-625 Superalloy by Selective Laser Melting

ساخت افزايشي يا چاپ سه‌بعدي به‌عنوان روشي جديد به‌منظور توليد قطعات مهندسي، در دهه­هاي اخير مورد توجه قرارگرفته است. اين روش بر پاية اتصال مواد اوليه به‌صورت لايه به لايه به‌منظور توليد قطعات سه‌بعدي است كه در مقابل روش ساخت كاهشي بر پاية ماشين‌كاري قرار دارد. در ميان روش‌هاي مختلف ساخت افزايشي ذوب ليزر انتخابي به‌ موجب كيفيت بالاي قطعات توليدي، براي ساخت قطعات فلزي از پودرهاي آن‌ها مورد توجه ويژه­اي قرارگرفته است. در اين ميان آلياژهاي اينكونلي بويژه اينكونل 625 با توجه به استفادة گسترده در كاربردهاي مهندسي، مشخصه­هاي ذاتي و جوش­پذيري مناسب، گزينه­اي مناسب براي اين فرآيند به ‌حساب مي­آيند. از همين رو پس از تعيين متغيرهاي بهينه، سه سري نمونة بهينه با مقادير حرارت ورودي خطي 0.125، 0.150 و 0.175 ژول بر ميلي­متر ساخته ‌شده و خواص مكانيكي و ريزساختار آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه با افزايش حرارت ورودي، دانه­ها رشد نموده و تغيير در دانه­بندي و توزيع عناصر آلياژي صورت گرفته است؛ اين موارد به تغيير در دوره­هاي حرارتي اعمالي بر قطعات نسبت داده شد. خواص مكانيكي قطعات توليد شده نسبت به يكديگر تغييرات قابل ‌ملاحظه­اي نشان نداد ليكن به ‌مراتب برتر از نمونه­هاي ريختگي و قابل قياس با نمونه­هاي كارشدة اين آلياژ بود. در همين راستا بررسي سختي­سنجي قطعات دال بر مقادير سختي به‌ مراتب بالاتر از قطعات توليد شده نسبت به نمونه­هاي ريختگي داشت. مطالعات ميكروسكوپي نشان داد كه اين برتري خواص مكانيكي عمدتاً ناشي از ريزدانگي قطعات توليدي است.

Additive manufacturing as the process of manufacturing engineering parts in a layer by layer manner, has been used for a few decades. Between different additive methods, selective laser melting is one of the most promising techniques. This is due to the high manufacturing quality specially when fabricating metallic compounds. Among different metallic compounds Inconel 625 has one of the most compatible alloys with additive processes due to the high strength properties, excellent weldability. Achieving properties in as built parts comparable to that of the conventionally manufactured counterparts, has been a challenge. These samples were built with linear heat input of 0.125, 0.150 and 0.175 joules per millimeter. Data suggested and increase in average grain size with increase in applied heat input. Also due to the different heating cycles specimen built with different heat input experience, grain structure and elements distribution in the specimen has changed. Also variation in heat input didn’t cause significant difference in mechanical properties of the samples; however, they have exhibited higher mechanical properties compared to casted counterparts and shown properties comparable to that of the wrought parts. Manufactured parts had significantly higher hardness compared to conventionally manufactured counterparts even that of the wrought ones. Based on optical microscopy studies, higher mechanical properties of the specimen can be considered a result of the fine grain size of the fabricated parts.