처리 매개변수가 텍스처 및 변형 선택에 미치는 영향

Scientific Reports 12권, 기사 번호: 16168(2022) 이 기사 인용

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LPBF(레이저 분말층 융합)로 제조할 수 있는 재료 중에서 뛰어난 용접성, 강도 및 파괴 인성을 갖춘 마레이징 강이 강조될 수 있습니다. 그러나 처리 매개변수의 효과와 실제 텍스처를 제어하는 ​​메커니즘은 아직 명확하지 않습니다. 최근 간행물은 동일한 전략으로 LPBF를 적용한 다른 합금과 달리 이전 오스테나이트에서 낮은 질감 지수를 보여주었습니다. 저자들은 몇 가지 가설을 제안했지만 결론은 도출되지 않았습니다. 이 작업은 다양한 조건, 즉 다양한 프린터, 분말 층 두께 및 레이저 방출 모드에서 처리된 300 마레이징 강철을 사용하여 이러한 결과를 조사하는 것을 목표로 합니다. 이를 위해 X선 회절, 전자 후방 산란 회절 및 주사 전자 현미경이 사용되었습니다. 결과는 LPBF 공정에 내재된 열처리가 공정 전반에 걸쳐 질감과 형태가 변하지 않은 이전 오스테나이트 입자에 영향을 미치지 않는다는 것을 보여줍니다. 또한 연구된 범위에서 미세 구조 질감은 레이저 출력이나 스캔 전략에 의해 영향을 받을 수 있지만 분말 층 두께나 레이저 방출 모드와 관련이 없습니다. 마지막으로, 선택된 변형은 마텐자이트 입방 회전 질감에 기여하는 변형인 낮은 수준의 변형 선택이 관찰되었습니다.

일반적으로 3D 프린팅으로 알려진 적층 제조(AM)는 재료의 점진적인 층별 증착, 용융, 융합 및 결합으로 구성된 제조 프로세스입니다1. 그 장점 중 하나는 최적의 재료량을 사용하여 복잡한 부품을 한 번에 제조할 수 있다는 점입니다2. 다양한 유형의 금속 AM 공정 중에서 가장 중요한 공정 중 일부는 분말층 융합(LPBF)과 전자빔 용융(EBM)3을 기반으로 합니다.

LPBF에서는 주어진 두께의 분말 층이 이전에 용융된 층 위에 증착됩니다. 이어서, 전력, 속도, 빔 직경, 파장 또는 방출 모드와 같은 여러 매개변수를 특징으로 하는 레이저3를 사용하여 층을 녹이고 이전에 용융된 층에 융합시킵니다. 공정 매개변수를 최적으로 선택하면 최종 구조의 다공성을 줄여 부품의 기계적 특성을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다4. 상업용 LPBF 기계에는 많은 스캐닝 옵션이 제공되며, 가장 많이 사용되는 옵션은 아마도 해치 전략5일 것입니다. 해칭하는 동안 레이저는 일반적으로 평행선을 따라 주어진 속도로 이동하며, 이 방향을 스캔 방향(SD)이라고 합니다. 이들 사이의 거리를 해치 간격이라 하고 퇴적 구역에 수직인 방향을 건물 방향(BD)이라고 합니다. 연속적인 레이어에서 SD의 회전은 일반적인 전략으로, 다양한 SD를 사용하여 레이어 수를 최대화하기 위해 67°(해치 각도)의 회전이 제안되었습니다. 상업용 LPBF 기계는 앞서 언급한 것처럼 다양한 유형의 레이저 방출 모드도 제공합니다. 레이저 방출 모드에 따라 레이저는 연속파(CW) 방출 또는 펄스파(PW) 방출이 될 수 있습니다. CW 방출 레이저는 지속적이고 일정한 강도의 방사선을 방출하는 반면, PW 방출 레이저는 규칙적인 간격의 매우 짧은 광 펄스를 방출합니다. 연속적인 특성으로 인해 CW 방출 레이저는 트랙이라고 불리는 길쭉한 용융 풀(MP)을 생성합니다. 반면, PW 방출 레이저는 서로 중첩될 수 있는 MP 그룹으로 이어집니다. PW 방출 모드 매개변수는 점 거리(인접한 MP 사이의 거리), 노출 시간(레이저가 켜진 상태에서 특정 지점에서 멈추는 시간), 점프 지연(레이저가 해당 지점으로 이동하는 동안 꺼지는 시간)입니다. 다음 포인트). 짧은 노출 시간과 긴 점프 지연의 경우 PW 방출 레이저는 더 빠른 응고 속도로 이어지고 가열을 방지하여 열 왜곡을 최소화하는 것으로 간주됩니다7.