Eklemeli imalat ile farklı parametrelerde üretilen maraging çelik (18Ni300) parçalarının mekanik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Seçici lazer eritme yöntemiyle Yb fiber lazer destekli metal yazıcıda üretilen maraging çelik numunelerinin bağıl yoğunluğu, mikrosertliği, gözenekliliği, yüzey pürüzlülüğü, mikroyapısı, maksimum akma dayanımı ve damlama yüksekliği değerleri üzerinde lazer gücü, lazer hızı, tarama mesafesi gibi çeşitli işlem parametrelerinin etkisi incelenmiştir. İç dolgu (infill) ve Alt kabuk (downskin) parametre setleri kendi içerisinde ayrı olarak değerlendirilmiştir. İç dolgu parametre seti özelinde, ilave parametreler olarak adlandırılan kısıtlama açısı, akış optimizasyonu ve zaman homojenleştirme parametreleri, hem "açık" hem de "kapalı" koşullarda bağımsız olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca, işlem parametrelerinin birleşik etkisini ölçmek için hacimsel enerji yoğunluğu kullanılmıştır. İlave parametrelerin "açık" olduğu durumda, hacimsel enerji yoğunluğunun artmasıyla birlikte mikrosertlik değeri sabit kalmıştır. Bu, yüksek enerji yoğunluğu gerektiren üretimlerde ilave parametrelerin dahil edilmesinin olumlu bir etkisini göstermektedir. Bu çalışma, gelişmiş parametreler kullanılarak düşük gözeneklilik, düşük yüzey pürüzlülüğü ve yüksek sertlik hedefleyen işlemlerde belirli bir avantaj sunmaktadır. Alt kabuk parametre seti özelinde, Çıkıntı (Ridge-R-) olarak adlandırılan parametre, hem “açık” hem de “kapalı” koşullarda bağımsız olarak değerlendirilmiştir. Çıkıntı parametresinin kullanılması koşulunda damlama yüksekliği değeri yaklaşık olarak %52,22 iyileşmiştir. Ayrıca aynı bağıl yoğunluk değeri daha düşük enerji yoğunluğunda elde edilmiştir. Ancak, bu durum hızlı üretim süreçleri gerektiren durumlar için dezavantajlı olabilir. Çıkıntı parametresinin kullanılmadığı durumda artan tarama mesafesi ve lazer hızıyla damlama davranışında iyileşme, artan lazer gücüyle damlama davranışında kötüleşme meydana gelmiştir. Optimize edilmiş işlem parametreleri, tam faktöriyel tasarım yöntemi kullanılarak belirlenmiş ve her iki parametre seti için üç ideal çözüm elde edilmiştir. İç dolgu parametre seti için üç optimal çözümün ikisi, makinenin gelişmiş özellikleri olan ilave parametrelerin kullanımını içermektedir.

In this study, the effects of various process parameters such as laser power, laser speed, and scanning distance on the relative density, microhardness, porosity, surface roughness, microstructure, maximum yield strength, and drip height values of maraging steel samples produced by Selective Laser Melting using an Yb fiber laser supported metal printer were investigated. The infill and downskin parameter sets have been evaluated separately within their own contexts. Concerning the infill parameter set, restriction angle, flow optimization, and time homogenization which was called additional parameters in this study were independently evaluated in both "on" and "off" conditions. Additionally, volumetric energy density was employed to measure the combined impact of the process parameters. This study offers a particular advantage in processes aiming for low porosity, low surface roughness, and high hardness by employing advanced parameters. Regarding the downskin parameter set, the parameter referred to as Ridge-R was independently evaluated under both "on" and "off" conditions. Upon utilizing the Ridge-R parameter, the drip height value improved by approximately 52.22%. Additionally, the same relative density value was achieved at a lower energy density. When the Ridge-R parameter was not utilized, improvements in drip behavior were observed with increased scanning distance and laser speed, while deterioration in drip behavior occurred with increased laser power. The optimized process parameters have been determined using the full factorial design method, for both parameter sets, resulting in three ideal solutions. Among these three optimal solutions, two of the optimal solutions involve the utilization of additional parameters, which are advanced features of the machine.