Name: Produção de Single Tracks de Ti-6Al-4V pela deposição de energia dirigida para determinar a espessura de camada para deposição de várias camada (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-13T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 12 s
Description: Aprenda a determinar a espessura de camada em deposição de energia dirigida usando Ti-6Al-4V. Este método otimiza parâmetros de fabricação aditiva, reduzindo desperdício de material e economizando tempo na produção de peças metálicas.

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Os autores gostaria de reconhecer o projeto de pesquisa europeus pertencentes ao programa de pesquisa e inovação Horizonte 2020 Borealis - 3A classe energética máquina flexível para o novo aditivo e Subtractive fabricação na próxima geração do complexo 3D peças de metal

1. caracterização de pó
<ol><li>Coloque 3 g de Ti-6Al-4V pós a começar em uma fita de carbono adesivo dupla-face, que está localizada em um esboço de pino de alumínio e inserir dentro da câmara de amostra de um microscópio eletrônico de varredura de emissão de campo (FESEM) para analisar a morfologia do pó16.</li>
	<li>Medir a densidade aparente do pó através do preenchimento de um recipiente de3 30 cm e medir o peso de pó de acordo com a norma ASTM-B212.</li>
	<li>Execute análise química de começando em pó (5-10 g), usado em pó (5-10 g) e de analisador de plasma (ICP) depositado bloco (20g) por meio de elemental (por exemplo, Leco) e indutivamente acoplado17.</li>
</ol>2. dirigido a deposição de energia de Single Tracks
<ol><li>
Carregamento de pó
	<ol>
<li>Utilize equipamento de protecção pessoal, incluindo uma máscara respiratória de FFP3 compatível com os requisitos da EN 149, luvas de nitrilo sem pó descartável e óculos protectores de plástico.</li>
		<li>Abra o funil do pó sistema de alimentação e use um exaustor (por exemplo, ATEX) para remover o pó residual.</li>
		<li>Retire o funil seguindo as instruções adequadas dadas pelo construtor e limpe todos os componentes usando toalhas de papel embebida em álcool etílico. Nota: Este passo é fundamental para evitar a contaminação por diferentes tipos de pós metálicos.</li>
		<li>Remonte o pó funil de alimentação, seguindo as instruções dadas pelo construtor. Deixe de lado apenas a tampa superior do funil para realizar o carregamento do pó.</li>
		<li>Carregar o funil com pós de Ti-6Al-4V com granulometria na faixa de 50-150 µm. dependendo do tamanho do funil disponível, preenchê-lo completamente.</li>
		<li>Feche a tampa superior do funil muito firmemente para evitar qualquer vazamento de gás.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparação da amostra
	<ol>
<li>Pegue uma folha de Ti-6Al-4V com dimensões de 50 x 50 mm e 4 mm de espessura.</li>
		<li>Limpe a superfície da folha de titânio com toalhas de papel embebida em álcool etílico. Medir o peso da folha com uma balança centesimal.</li>
		<li>Coloque a folha na área de trabalho, de acordo com a posição do marcador. A área de trabalho é onde a deposição ocorrerá, assim que for determinado de acordo com o programado caminho do robô.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Preparação do robô e preparação do equipamento de deposição
	<ol>
<li>Monte o bocal na cabeça do laser, de modo que o ângulo entre o eixo do bocal e o eixo do laser é de 35°.</li>
		<li>Mova o robô ao ponto de partida do trabalho para realizar a calibração.</li>
		<li>Verifique a distância entre o bocal e o plano de trabalho e, se necessário, corrigir manualmente a posição do bocal até a distância medida é de 5 mm. Nota: Desde que a área de trabalho coloca-se sobre um plano horizontal, essa distância é a distância vertical entre a folha de metal e a ponta do bico.</li>
		<li>Verifique a centralização da saída do bocal com o laser: em primeiro lugar, ligue o guia laser clicando no comando "Laser guia ON" sobre o software para o controle do laser. Em seguida, colocar uma haste fina, medindo 0,8 mm de diâmetro e 200 mm de comprimento, dentro do bocal. Verifique se a ponta da haste e o ponto do guia do laser são coincidentes. Caso contrário, ajustar manualmente a posição do bocal, respeitando as distâncias e ângulos anteriormente indicados. Nota: neste caso, o diâmetro externo do bocal é 1mm; Se é empregado um bocal com um diâmetro menor, use uma haste cujo diâmetro é menor do que o bocal.</li>
		<li>Verifique se os dados de calibração gravados no software de controle do robô: clique no botão "Apply" no software e esperar para a compilação do código. Nota: O software irá verificar se há erros no código; Se não há erros são detectados, o código é armazenado no controlador de robô. Se forem detectados erros, não vai ser compilado o código, e ainda mais revisão serão necessários.</li>
		<li>Habilitar o módulo de fonte de laser clicando o comando "enable Laser" sobre o software de controle do laser. Nota: A fonte de laser independentes é um laser de fibra contínua emitindo na região do infravermelho (1064 nm) com potência máxima de 5 kW.</li>
		<li>Ativar motores do robô por manualmente pressionando o botão "Robô motores em" sobre o armário de controle do robô e verificar que a segurança relacionada LED estiver aceso: se, então, isso significa que os motores são habilitados.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Iniciar o processo de deposição
	<ol>
<li>Selecione o arquivo apropriado na lista de programas existentes e carregar o caminho de trabalho para a rotina principal do robô.</li>
		<li>Verifique os parâmetros do laser e robô: definir a potência do laser para o poder do laser específico (325 650, 980, 1500 W) e a velocidade do robô para uma determinada velocidade (30, 40, 50, 60 mm/s). Nota: Estes parâmetros são escritos para o software de controle do robô, de acordo com a linguagem específica da máquina.</li>
		<li>Confirmar os novos parâmetros pressionando o botão "Apply" no software e aguarde a compilação do código. O software irá verificar se há erros no código; Se não há erros são detectados, o código é armazenado no controlador de robô e está pronto para ser lançado. Inicie a rotina de robô pressionando o botão "Iniciar" no software de controle do robô.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Pegar a amostra usando a pinça especial e limpe a superfície da amostra com uma toalha de papel embebida em álcool etílico para retirar qualquer pó residual.</li>
</ol>3. analisar os Single Tracks
<ol><li>Analise as única faixas de cima por um microscópio estéreo 5 ampliação de X. Nota: Nesta fase, algumas imagens são tomadas através de um microscópio estéreo e analisadas visualmente.</li>
	<li>Corte as faixas single do meio das faixas depositadas perpendicular à direção de deposição, usando uma ferramenta de corte preciso.</li>
	<li>Monte a seção transversal das faixas única em resina epóxi. Escolha um copo de montagem e coloque a amostra limpa e seca nele. Medir as quantidades corretas de resina cuidadosamente por peso (10 g/amostra) e misture com um endurecedor líquido (6 g/amostra). Despeje a mistura de resina sobre a amostra e deixar os copos cheios de montagem para curar durante 30 min à temperatura ambiente. Depois disso, moer os espécimes montados com 500, 800 e 1.200 papel de SiC de tamanho de grão e em seguida polir usando colar de diamante, até os mais finos tamanhos de partículas de diamante (1 µm).</li>
	<li>Analise as superfícies polidas em termos de forma e porosidade através de microscópio óptico. Adquirir as imagens de piscinas de derretimento com o microscópio ótico em ampliação de 10x e em seguida, analisá-los usando o software de imagem-J.</li>
	<li>Medir a altura das piscinas de derretimento, medindo a distância entre o topo e fundo da piscina do derretimento. Depois, Trace a altura medida do derretimento piscinas em função da densidade de energia específica, que é calculada de acordo com a equação correspondente. Com efeito, a densidade de energia pode ser calculada pela seguinte equação: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/56966/56966eq1.jpg">
</li>
	<li>Cabe uma polinomial de ordem 2nd sobre os resultados experimentais para obter a equação correspondente à espessura da camada como uma função de densidade de energia específica.</li>
	<li>Considere uma densidade de energia específica e calcular a espessura da camada de acordo com a relação deles, o que foi observada na etapa anterior.</li>
	<li>Para verificar se o método, fabricar um bloco multicamado, considerando a espessura de camada calculado e em seguida caracterizar a seção de blocos em termos de porosidade e a altura final.</li>
	<li>Analise a microestrutura do bloco fabricado após um polimento passo no mesmo procedimento como seção 3.3. Na verdade, após o polimento final, etch as amostras para 30 s com reagente do Kroll, o qual contém 92 mL de água destilada, 6 mL de ácido nítrico e 2 mL de ácido fluorídrico.</li>
</ol>

<ol><li>Banerjee, D., Williams, J. C. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359645412007902">Perspectives on Titanium Science and Technology.</a> Acta Mater. 61 (3), 844-879 (2013).</li>
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<li>Wu, X., Liang, J., Mei, J., Mitchell, C., Goodwin, P. S., Voice, W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0261306903001742">Microstructures of laser-deposited Ti-6Al-4V.</a> Mater Des. 25 (2), 137-144 (2004).</li>
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</ol>

Os autores não têm nada para divulgar.

Neste trabalho, o foco foi sobre a definição de espessura de corte no processo DED de Ti-6Al-4V, de acordo com a geometria das características de piscina de derreter. Para este efeito, um protocolo de duas etapas foi definido e utilizado. A primeira parte do protocolo era uma otimização dos parâmetros de processo para deposição de digitalização única e, durante esta etapa, os parâmetros ideais foram alcançados e as geometrias de piscina de derretimento foram medidas. Na segunda parte do protocolo, foi calculada a densida...

Ti-6Al-4V é o mais usado indústrias biomédicas e liga de Ti na indústria aeroespacial, aeronave, automotiva, por causa de sua alta relação resistência-peso, tenacidade à fratura excelente, baixa gravidade específica, excelente resistência à corrosão e calor tratabilidade. No entanto, sua evolução em outros aplicativos é um desafio, devido à sua baixa condutividade térmica e características de alta reatividade, que resultar em sua pobre usinabilidade. Além disso, devido ao calor de endurecimento fenômenos durante o corte, um tratamento de calor específico deve ser realizado1,2,3,4.
Não obstante, aditivo fabricação tecnologias (AM) mostrou grande potencial para ser usado como novas técnicas de fabricação que podem reduzir o consumo de energia e preço e abordar alguns dos desafios atuais na fabricação da liga Ti-6Al-4V.
Técnicas de fabricação de aditivos são conhecidas como inovador e pode fabricar uma forma líquida próxima componente forma um camada por camada. Uma abordagem de camada por camada de fabricação aditiva, que corta um modelo de Computer Aided Design (CAD) em camadas finas e em seguida, cria o componente de camada por camada, é fundamental para todos os métodos de AM. Em geral, fabricação de aditiva de materiais metálicos pode ser dividida em quatro processos diferentes: pó de cama, em pó (pó soprado) de alimentação, cabo de alimentação e outras rotas3,5,6.
Dirigido a deposição de energia (DED) é uma classe de fabricação aditiva e é um processo de pó soprado que fabrica tridimensional (3D) perto de partes sólidas do líquido forma de um arquivo CAD semelhante a outros métodos de AM. Em contraste com outras técnicas, DED não só pode ser usado como um método de fabricação, mas também pode ser utilizada como uma técnica de reparação de peças de alto valor. No processo de DED, material metálico de pó ou arame é alimentado por um gás portador ou motores dentro da piscina de derreter, que é gerado pelo laser de feixe em qualquer substrato ou anteriormente depositada camada. O processo DED é um processo de fabricação avançado promissor que é capaz de diminuir a proporção de compro-to-fly e também é capaz de reparar peças de alto valor que anteriormente eram proibitivamente caras substituir ou irreparáveis7.
Para alcançar o desejado dimensões geométricas e propriedades do material, é vital estabelecer parâmetros adequados de8. Vários estudos foram feitos para elucidar a relação entre os parâmetros de processo e as propriedades finais da amostra depositada. Peyre et al 9 construído algumas paredes finas com parâmetros de processo diferente e então caracterizada-os usando profilometry 2D e 3D. Eles mostraram que espessura de camada e volume da piscina derreter afetam os parâmetros de rugosidade visivelmente. O vim et al. 10 propôs um modelo para analisar a relação entre os parâmetros de processo e características geométricas de uma camada de revestimento único (altura folheada, folheado de largura e profundidade de penetração).
Até à data, vários estudos sobre DED de Ti ligas foram relatados, mais do que enfoca a influência da combinação de parâmetros nas propriedades de amostras maciça11,12,4. Rodrigues et al. estudou o efeito da taxa de fluxo de pó e velocidade de varredura sobre as propriedades resultantes da laser metal depositada liga Ti-6Al-4V. Eles acharam que, aumentando a velocidade de varredura e pó caudal a microestrutura mudou de Widmanstätten para uma microestrutura martensítica, que resulta em um incremento da rugosidade da superfície e a microdureza de espécimes depositados7. No entanto, menos atenção para projetar a definição de espessura de camada. Choi et al. têm investigado a correlação entre a espessura da camada e parâmetros do processo. Eles descobriram que as principais fontes de erro entre a altura do presente e a altura real são o pó vazão mássica taxa e camada de espessura configuração13. Seus estudos não implementou adequadamente definição de espessura de camada porque eles envolvidos processos longos e imprecisos na definição de espessura da camada. Ruan et al. investigaram o efeito da velocidade na altura de camada depositada em um poder constante do laser e pó alimentação taxa14de exploração do laser. Eles propuseram alguns modelos empíricos para definição de espessura de camada que foram obtidos em condições de processamento específico, e, portanto, a definição de espessura de camada pode não ser precisa devido a utilização de parâmetros de processo específico15. Em contraste com os trabalhos anteriores, a espessura da camada, definindo o processo proposto neste manuscrito é um método rápido, que pode ser realizado sem perder tempo e materiais.
O foco principal deste trabalho é desenvolver um método rápido para a determinação da espessura de camada, baseada nas características das faixas única da liga Ti-6Al-4V em parâmetros de processo DED ideais. Depois disso, os parâmetros de processo ideal são empregados para determinar a espessura da camada e fabricar blocos high-density de Ti-6Al-4V sem perder tempo e materiais.

<table><tbody><tr><td>Ti-6Al-4V pó</td><td>Xi' Tianrui novo material</td><td></td><td>Como material de partida</td></tr><tr><td>ISOMET cortador de precisão</td><td>Bohler</td><td></td><td>Para cortar as amostras</td></tr><tr><td>Máquina de polimento</td><td>Presi</td><td></td><td>Para polir as amostras</td></tr><tr><td>Resina EpoFix</td><td>Presi</td><td></td><td>Para montar as amostras</td></tr><tr><td>Pasta de diamante</td><td>Presi</td><td></td><td>Para polimento</td></tr><tr><td>Microscópio óptico</td><td>Leica</td><td></td><td>Observação microestrutural</td></tr><tr><td>Microscópio eletrônico de varredura por emissão de campo</td><td>Merlin-Zeiss</td><td></td><td>Observação microestrutural</td></tr><tr><td>Microscópio estéreo</td><td>Leica</td><td></td><td></td></tr><tr><td>LEC1- CS444 ANALYSER</td><td>IncoTest</td><td></td><td>Análise química</td></tr><tr><td>LEC3 - ELTRA OHN2000 ANALYSER</td><td>IncoTest</td><td></td><td>Análise química</td></tr><tr><td>LEC2 - LECO TC436AR ANALYSER</td><td>IncoTest</td><td></td><td>Análise química</td></tr><tr><td>ICP</td><td>IncoTest</td><td></td><td>Análise química</td></tr><tr><td>IRB 4600</td><td>ABB</td><td></td><td>Robô antropomórfico</td></tr><tr><td>GTV PF</td><td>GTV</td><td></td><td>Sistema de alimentação de pó</td></tr><tr><td>YW 52</td><td>Precitec</td><td></td><td>Bocais de cabeça laser</td></tr><tr><td></td><td>IRIS</td><td></td><td>Bico para alimentação de pós</td></tr><tr><td>YLS 3000</td><td>IPG Fonte de laser fotônica</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

produção de single tracks de ti-6al-4v pela deposição de energia dirigida para determinar a espessura de camada para deposição de várias camada

Production of Single Tracks of Ti-6Al-4V by Directed Energy Deposition to Determine the Layer Thickness for Multilayer Deposition

Dirigido a deposição de energia (DED), que é uma técnica de fabricação aditiva, envolve a criação de um pool derretido com um feixe de laser, onde o metal em pó é injetado como partículas. Em geral, esta técnica é empregada para fabricar ou reparar componentes diferentes. Nesta técnica, as características finais são afetadas por muitos fatores. Com efeito, uma das principais tarefas na construção de componentes por DED é a otimização dos parâmetros de processo (tais como o poder do laser, laser de velocidade, foco, etc.), que geralmente é realizada através de uma extensa investigação experimental. No entanto, este tipo de experimento é extremamente moroso e dispendioso. Assim, a fim de acelerar o processo de otimização, uma investigação foi conduzida para desenvolver um método baseado em caracterizações de piscina a derreter. Na verdade, nesses experimentos, única faixas de Ti-6Al-4V foram depositadas por um processo DED com várias combinações de poder do laser e do laser velocidade. Morfologia superficial e dimensões de faixas do single foram analisadas, e características geométricas de derretimento piscinas foram avaliadas após o polimento e gravura a secção transversal. Informações úteis relativas à selecção dos parâmetros de processo ideal podem ser alcançadas, examinando as características do pool de derreter. Estas experiências estão sendo estendidas para caracterizar os blocos maiores com várias camadas. Com efeito, este manuscrito descreve como seria possível determinar rapidamente a espessura de camada para a deposição maciça e evitar a sobre ou sob a deposição de acordo com a densidade de energia calculada dos parâmetros ideais. Além da sobre ou deposição insuficiente, tempo e materiais salvando são outras grandes vantagens desta abordagem, na qual a deposição de componentes multicamadas pode ser iniciada sem qualquer otimização de parâmetro em termos de espessura de camada.

Para os estudos experimentais, pó de Ti-6Al-4V irregular com um tamanho médio de 50-150 µm e densidade aparente de 1,85 g/cm3 foi empregado como depositar material (Figura 1). A análise química do pó confirmou que o conteúdo de oxigênio e nitrogênio do pó não alterou antes e após o processo de deposição, enquanto em ambos os casos, o conteúdo de oxigênio foi superior ao teor de oxigênio padrão de Ti-6Al-4V em pó para fabricação de aditiva (&lt; 0,1...

Nesta pesquisa, um método rápido, com base na caracterização de piscina de derretimento é desenvolvido para estimar a espessura da camada de componentes de Ti-6Al-4V, produzido pela deposição de energia dirigida.

Produção de Single Tracks de Ti-6Al-4V pela deposição de energia dirigida para determinar a espessura de camada para deposição de várias camada

Directed Energy Deposition (DED), which is an additive manufacturing technique, involves the creation of a molten pool with a laser beam where metal ...

O objetivo geral deste procedimento é determinar os efeitos de diferentes parâmetros do processo de deposição de energia direcionada na espessura da camada e outras características da poça de fusão para identificar os parâmetros ideais para a fabricação de peças metálicas maiores. A deposição de energia direcionada é uma tecnologia de manufatura aditiva para a criação de peças metálicas com dimensões médias-grandes a partir de pós metálicos. Cada pó requer parâmetros de processo para produzir peças de alta densidade e sem defeitos.A otimização dos parâmetros de processo convencionais geralmente envolve desperdício de deposição excessiva / insuficiente causada pela suposição de altura da camada. A principal vantagem dessa técnica é que ela economiza tempo e custos. Este método de otimização baseia-se na produção e caracterização de pistas únicas a partir de pós metálicos.Ao manusear o pó de titânio seis-quatro, use uma máscara respiratória, luvas de nitrilo descartáveis sem pó e óculos de plástico protetores. Para iniciar a caracterização do pó de titânio seis e quatro fresco e irregular, fixe fita adesiva de carbono dupla face em um toco de pino de alumínio para um microscópio elet

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Fabricação de filmes de cor ultra-fino com altamente absorvente Media usando ângulo oblíquo deposição

Podemos fabricar metal/LaAlO3/SrTiO3 estende usando uma combinação de deposição do laser pulsado e em situ magnétron que sputtering. Através de magnetotransport e em situ x-ray Spectroscopy espectroscopia experiências, vamos investigar a interação entre fenômenos eletrostáticos e químicas do gás quase elétron bidimensional formado neste sistema.

Crescimento e eletrostático química/Propriedades de Metal/LaAlO3/SrTiO3 estende

Aqui, apresentamos o protocolo de fabricação de um dispositivo orgânico de efeito de campo modulado por carga (OCMFET) para interligação celular in vitro . O dispositivo, chamado de micro OCMFET array, é um dispositivo flexível, de baixo custo e sem referência, que permitirá o monitoramento das atividades elétricas e metabólicas das culturas de células eletroativas.

In vitro Análise celular multiparamétrica por micro matrizes transistores moduladas por carga orgânica

Uma estratégia geral para o desenvolvimento de carga de separação de compostos semicondutores nanocristais implantáveis ​​para a produção de energia solar é apresentada. Mostra-se que a montagem de domínios dador-aceitador de nanocristais de uma geometria de nanopartículas único dá origem a uma função fotocatalítica, enquanto bulk-heterojunções de dador-aceitador de nanocristais películas podem ser usados ​​para a conversão da energia fotovoltaica.

Captação de energia solar por meio da carga de separação de nanocristais e seus sólidos

Aprenda a determinar a espessura de camada em deposição de energia dirigida usando Ti-6Al-4V. Este método otimiza parâmetros de fabricação aditiva, reduzindo desperdício de material e economizando tempo na produção de peças metálicas.

Produção de Single Tracks de Ti-6Al-4V pela deposição de energia dirigida para determinar a espessura de camada para deposição de várias camada (Vídeo) | JoVE Journal

Produção de Single Tracks de Ti-6Al-4V pela deposição de energia dirigida para determinar a espessura de camada para deposição de várias camada

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