To enhance mechanical properties of parts produced from AlSi10Mg powder with use of SLS/SLM methods by densification of the product surface layer

Abstract

W artykule zaprezentowano wyniki badań mających na celu poprawę właściwości mechanicznych elementów wykonanych ze stopu AlSi10Mg metodami selektywnego spiekania/ /topienia laserowego (SLS/SLM). W ramach prac sprawdzono wpływ zarówno obróbki wykończeniowej (toczenia na twardo oraz nagniatania tocznego), jak i orientacji próbek względem powierzchni płyty bazowej urządzenia SLS/SLM (0°, 45°, 90°) na wytrzymałość elementów. Przedstawiono też wyniki badań mikrostruktury i gęstości wykonanych elementów oraz określono wpływ obróbki wykończeniowej na stan warstwy wierzchniej. SŁOWA KLUCZOWE: selektywne spiekanie/topienie laserowe, SLS/SLM, wytwarzanie przyrostowe, warstwa wierzchnia, AlSi10Mg, nagniatanie toczne, toczenie na twardo The paper presents results of experiments including application of finish machining (turning and burnishing) of samples produced with SLS/SLM, as well as influence of the sample orientation against the surface of base plate during building process (0°, 45°, 90°) on tensile strength of the produced samples. There are also presented results of microstructure examination and results of density measurements. The paper also discusses the state of samples surface layer depending on the applied finishing method. KEYWORDS: selective laser sintering/melting, SLS/SLM, additive manufacturing, surface layer, AlSi10Mg, burnishing, turning Stopy na bazie aluminium i krzemu (Al-Si) znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle wytwórczym. Elementy ze stopów Al-Si często są wytwarzane w procesach odlewania oraz obróbki plastycznej. W związku z małą gę-stością (ok. 2,7 g/cm 3 ), dobrą przewodnością cieplną oraz relatywnie dobrą obrabialnością (a zwłaszcza spawalnością) stopy Al-Si z powodzeniem wykorzystuje się m.in. w przemyśle: narzędziowym (wkładki formujące z konformalnymi kanałami chłodzącymi) [1, 2], elektronicznym i maszynowym (radiatory oraz wymienniki ciepła), lotniczym (lekkie i wytrzymałe konstrukcje ażurowe) [3,4]. Ze względu na rosnącą popularność materiałów na bazie Al-Si stopy te coraz częściej wykorzystuje się podczas wytwarzania elementów metodami przyrostowymi (takimi jak selektywne spiekanie/topienie laserowe -SLS/SLM). Do tego celu zazwyczaj stosuje się proszki AlSi10Mg oraz AlSi12Mg.Wraz ze wzrostem możliwości zastosowania elementów wytwarzanych przyrostowo rosną też wymagania co do ich właściwości -oczekuje się zwłaszcza poprawy dokładności i jakości topografii powierzchni oraz większej wytrzymałości mechanicznej. W przypadku metody wytwarzania warstwa po warstwie oraz scalania tych warstw za pomocą wiązki lasera problemem jest uzyskanie dużej wytrzymałości mechanicznej elementów [5-8] oraz dobrej jakości powierzchni zewnętrznej (obecnie chropowatość Ra wynosi 20÷50 µm). Prowadzone na świecie badania nad technologią SLS/SLM [9-13] wskazują, że poprzez zagęszczenie próbek, a także przez modyfikację parametrów procesu spiekania/topienia, można znacznie zwięk-szyć wytrzymałość elementów, lecz nie można niestety poprawić jakości powierzchni -w konsekwencji wyższe są wymagania wobec obróbki wyko...

Experimental Study of Performance of Ti-6Al-4V Femoral Implants Using Selective Laser Melting (SLM) Methodology

“…According to Table 5, it can be seen that on the front roughness of the specimen, the order of the size of the influence is scanning speed > scanning distance > laser power > paving powder layer thickness; the optimal combination of the four process parameters is laser power of 300 W, scanning speed of 1250 mm/s, scanning distance of 0.09 mm, paving powder layer thickness of 0.05 mm. Densification is not only an important index for assessing the quality of SLM-molded parts, but also a prerequisite and basis for certain mechanical properties of molded parts [28].…”