بررسي تجربي اثر متقابل چگالي ظاهري و انتقال حرارت پودر بر روي كيفيت قطعات ساخته شده در سامانه ذوب ليزري انتخابي

Experimental study on interaction of powder apparent density and heat transfer on the quality of parts made in selective laser melting

اين مقاله به بررسي تجربي اثر متقابل چگالي ظاهري پودر فلز و خواص حرارتي آن با استفاده از سامانه طراحي و ساخته شده در اين دانشگاه تحت عنوان "دستگاه نمونه سازي سريع قطعات فلزي با استفاده از فناوري لايه نشاني پودر به روش ذوب ليزري" مي‌پردازد. ذوب ليزر انتخابي (SLM)، يكي از زير مجموعه فرآيندهاي نمونه سازي سريع است. در اين سامانه قطعات از طريق پخش كردن لايه به لايه پودر و تابش پي در پي پرتو ليزر شكل مي‌گيرند. يكي از نكات مهم در SLM توجه به خواص حرارتي پودر فلز (ضريب انتقال حرارت گرمايي و ضريب نفوذ حرارتي) است.در اين تحقيق، ضريب هدايت و نفوذ حرارتي پودر فلز با چگالي ظاهري متفاوت بررسي شده است. با توجه به روش اندازه گيري اختلافي دو دما، آزمايش‌ها وابستگي خواص حرارتي پودر فلز به چگالي ظاهري را نشان داد. تغييرات چگالي ظاهري از طريق فشار اعمالي به بستر پودر خام و فشرده سازي آن ايجاد شد. زيرا رسيدن به چگالي ظاهري مطلوب از طريق توزيع مناسب اندازۀ پودر بسيار پرهزينه تر از اين روش است. اين بررسي‌ها در محدوده چگالي ظاهري 44.75% تا 56.4% نسبت به چگالي آهن خالص انجام شده است. از مقايسه نمونه هاي توليد شده در چگالي‌هاي ظاهري مختلف اين مطلب درك شد كه فشار اعمالي به بستر پودر خام داراي نقطه بهينه‌اي است. در واقع بهترين كيفيت قطعات توليدي، در چگالي ظاهري حدود 46% حاصل شد.

This paper presents an experimental study on interaction effects of apparent density and heat transfer charactristics of metal powder by Direct Metal Laser Sintering device which is developed at K. N. Toosi university of technology. Selective Laser Melting (SLM) is a direct fabrication of part through layer by layer powder deposition and successive laser beam irradiation. One of the important properties of the SLM is thermal conductivity and thermal diffusivity of the metal powder. In this paper, thermal conductivity and diffusivity of metal powder with various apparent densities were studied. According to the method of measuring (the difference between two temperatures), The tests showed the dependency of thermal properties to metal powder apparent density. Variations in apparent density was established through the pressure applied to the raw powder bed. This study was performed between apparent density of 44.75% to 56.4% compared to the density of pure iron. Comparing the samples which is produced in different densities, it is concluded that the pressure applied to the raw powder bed had an optimum point of arrest. In fact, the best quality of the manufactured parts, in density of about 46% was obtained.