Detail publikace

Zpracování vysoko-pevnostní Al-Cu slitiny poumocí 400W SLM technologie - úvodní studie

KOUTNÝ, D. PALOUŠEK, D. KOUKAL, O. ZIKMUND, T. PANTĚLEJEV, L. DOKOUPIL, F.

Český název

Zpracování vysoko-pevnostní Al-Cu slitiny poumocí 400W SLM technologie - úvodní studie

Anglický název

Processing of High Strength Al-Cu alloy Using 400W Selective Laser Melting – Initial Study

Typ

článek ve sborníku ve WoS nebo Scopus

Jazyk

en

Originální abstrakt

The proposed paper deals with development of production parameters of high strength Aluminium (Al–Cu–Mg–Fe–Ni) alloy using 400W selective laser melting system. The AW2618 high-strength aluminium alloy is typically used in aerospace and military components, engine pistons, parts of turbochargers due to its ability to work in higher temperature applications. The advantage is the stability of mechanical properties after heating even over 100 °C due to the Ni and Fe content. Due to high energy input of SLM, high heating and cooling rates are induced during the melting/solidification process which gives the ability to process this typically difficult to weld material. First stage of experiments with different values of laser power (LP) and laser scanning speed (LS) were conducted to describe the processing window. Single track scans (STS) with LP 100-400W and LS 200-1400mm/s were processed to find the optimal energy density for Al-Cu alloy. Layer thickness and other parameters stayed unchanged. Continuity and quality of STS were analyzed with non-contact 3D optical profilometer. Second stage of experiments was aimed on processing of multiple layers and homogeneity of the material. The μCT scanning of the samples was used in order to obtain qualitative and quantitative information about the sample porosity. Results show, that with the higher laser power (400W) a relative density higher than 99% can be reached, however with large amount of cracks. To reach the fully dense material free of cracks further experiments are necessary.

Český abstrakt

Článek se zabývá vývojem výrobních parametrů vysokopevnostní hliníkové slitiny (Al-Cu-Mg-Fe-Ni) s využitím 400W systému SLM. Vysoko-pevnostní slitina hliníku AW2618 se obvykle používá na letecké a vojenské komponenty, jako jsou písty motoru, části turbodmychadel pro své schopnosti pracovat ve vyšších teplotách. Výhodou je stabilita mechanických vlastností po zahřátí i nad 100 ° C vzhledem k obsahu Ni a Fe. Díky vysoké energii SLM procesu, jsou během tání / tuhnutí materiálu vyvolané vysoké rychlosti zahřívání a ochlazování taveniny, což umožňuje zpracovávat tento typicky obtížně svařitelný materiál. První fáze experimentů s různými hodnotami výkonu laseru (LP) a rychlosti pohybu laseru (LS) byly provedeny pro stanovení rozsahu parametrů umož%nujících zpracování tohoto materiálu. Jednotlivé návary (STS) s LP 100-400W a LS 200 až 1400 mm / s bylo zpracovány pro stanovení optimální hustoty energie pro Al-Cu slitiny. Tloušťka vrstvy a další parametry se neměnily. Kontinuita a kvalita STS byly analyzovány bezkontaktním 3D optickým profilometrem. Druhá fáze experimentů byla zaměřena na zpracování více vrstev a hodnocení homogenity materiálu. Počítačová mikro tomografie byla použita k získání kvalitativní a kvantitativní informace o porozitě vzorků. Výsledky ukazují, že při vyšším výkonu laseru (400W), může být dosaženo relativní hustoty materiálu vyšší než 99%, avšak s velkým množstvím trhlin. K dosažení materiálu bez trhlin jsou nezbytné další experimenty.

Anglický abstrakt

The proposed paper deals with development of production parameters of high strength Aluminium (Al–Cu–Mg–Fe–Ni) alloy using 400W selective laser melting system. The AW2618 high-strength aluminium alloy is typically used in aerospace and military components, engine pistons, parts of turbochargers due to its ability to work in higher temperature applications. The advantage is the stability of mechanical properties after heating even over 100 °C due to the Ni and Fe content. Due to high energy input of SLM, high heating and cooling rates are induced during the melting/solidification process which gives the ability to process this typically difficult to weld material. First stage of experiments with different values of laser power (LP) and laser scanning speed (LS) were conducted to describe the processing window. Single track scans (STS) with LP 100-400W and LS 200-1400mm/s were processed to find the optimal energy density for Al-Cu alloy. Layer thickness and other parameters stayed unchanged. Continuity and quality of STS were analyzed with non-contact 3D optical profilometer. Second stage of experiments was aimed on processing of multiple layers and homogeneity of the material. The μCT scanning of the samples was used in order to obtain qualitative and quantitative information about the sample porosity. Results show, that with the higher laser power (400W) a relative density higher than 99% can be reached, however with large amount of cracks. To reach the fully dense material free of cracks further experiments are necessary.

Klíčová slova anglicky

2618 alloy; aluminiun alloy; selective laser melting

Vydáno

22.06.2015

Nakladatel

German Scientific Laser Society

Místo

Bochum

Kniha

Lasers in Manufacturing 2015 Proceedings

Strany od–do

1–11

Počet stran

11

BIBTEX


@inproceedings{BUT115542,
  author="Daniel {Koutný} and David {Paloušek} and Ondřej {Koukal} and Tomáš {Zikmund} and Libor {Pantělejev} and Filip {Dokoupil},
  title="Processing of High Strength Al-Cu alloy Using 400W Selective Laser Melting – Initial Study",
  booktitle="Lasers in Manufacturing 2015 Proceedings",
  year="2015",
  month="June",
  pages="1--11",
  publisher="German Scientific Laser Society",
  address="Bochum"
}