بهينه‌سازي پارامترهاي توليد آلياژ اينكونل 718 به روش لايه‌نشاني فلزي توسط ليزر

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

روش لايه‌نشاني با انرژي مستقيم، به عنوان يكي از رويكردهاي ساخت افزايشي، كاربرد وسيعي در ساخت و بازسازي قطعات صنعتي پيچيده دارد. پارامترهاي مؤثر بر اين روش، نقش مهمي در تعيين ويژگي‌هاي هندسي لايه‌هاي رسوب‌شده ايفا مي‌كنند.در اين پژوهش، تأثير سرعت روبش ليزر و توان اعمالي بر هندسه حوضچه جوش در فرآيند روكش‌كاري ليزري بررسي شد. براي اين منظور، پارامترهاي هندسي شامل پهناي جوش، ارتفاع، زاويه تماس، درصد تخلخل، مساحت نفوذ، مساحت كل جوش و درصد رقت با استفاده از نرم‌افزار پردازش تصويرImageJ اندازه‌گيري شدند. نتايج بدست آمده نشان داد كه افزايش توان از 700 تا 1100 وات در سرعت ثابت، باعث افزايش پهنا (تا 2188 ميكرومتر) و مساحت قسمت نفوذيافته (تا 507743 ميكرومتر مربع) و كاهش زاويه تماس (تا 44 درجه) مي‌شود. همچنين مشخص شد كه افزايش سرعت از 550 به 700 ميلي‌متر بر دقيقه، ارتفاع ومساحت قسمت نفوذيافته را كاهش مي‌دهد اما در شرايط خاص تخلخل را افزايش مي‌دهد. بيشترين تخلخل (9%/1) در توان 900 وات و سرعت 700 ميلي‌متر بر دقيقه و كمترين تخلخل (17%/0) در توان 700 وات و سرعت 700 ميلي‌متر بر دقيقه مشاهده شد. درصد رقت با افزايش توان از %26 به 36% افزايش و با افزايش سرعت، كاهش يافت. استراتژي سرعت پايين (550 ميلي‌متر بر دقيقه، توان 900 وات) نفوذ بالا را با تخلخل متوسط (9%/0) به همراه داشت، در حالي كه استراتژي توان بالا (1100 وات، سرعت 700 ميلي‌متر بر دقيقه) نفوذ مشابه اما تخلخل بيشتر (7%/1) ايجاد كرد. در نهايت طي اين پژوهش اثبات شد كه انتخاب پارامترهاي بهينه به تعادل بين بهره‌وري، كنترل تخلخل و شكل مطلوب روكش بستگي دارد.بررسي‌هاي ميكروسكوپي نيز نشان دادند كه شكل و ميزان فاز لاوه تابعي از نسبت حرارت ورودي به سرعت سرمايش در حين لايه‌نشاني است. به همين منظور، مشخص شد كه ميزان فاز لاوه رابطه‌اي مستقيم با حرارت ورودي در فرايند لايه‌نشاني دارد؛ به طوري كه كسر حجمي اين فاز در بازه22 تا 48 درصد نوسان كرد. در روكش‌هايي كه با حرارت ورودي بالاتر توليد شده‌اند، حجم بيشتري از فاز لاوه تشكيل مي‌شود. علاوه بر اين، سختي روكش‌هاي ساخته‌شده به پارامترهاي فرايندي و ميزان فاز لاوه وابسته است. در نمونه‌هايي كه با سرعت سردكنندگي بالاتر توليد شدند، به دليل ريزتر بودن ساختار و كاهش ميزان فاز لاوه، سختي بالاتري نسبت به ساير روكش‌ها به دست آمد. نتايج آزمون خوردگي نيز نشان داد كه نمونه‌هاي توليدشده با سرعت بالاتر به دليل تخلخل و عيوب ساختاري بيشتر، پتانسيل شكست ثانويه پايين‌تر و مقاومت ضعيف‌تري در برابر خوردگي حفره‌اي نشان دادند. در مقابل، كاهش سرعت روبش با كاهش تخلخل و افزايش پتانسيل شكست، موجب بهبود مقاومت به خوردگي شد. در مجموع، رفتار خوردگي نمونه‌ها عمدتاً تحت تأثير سرعت روبش بوده و توان ليزر نقش كمتري در تغيير مقاومت به خوردگي موضعي ايفا كرده است.

237763

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان