Laser-DED-Verfahren für Inconel-718-Legierungspulver
Im Vergleich zu Draht-Einsatzmaterialien bietet Inconel-718-Legierungspulver eine überlegene Materialausnutzung und Wirtschaftlichkeit. Die Zufuhrgeschwindigkeit ist höher, und in Kombination mit der hohen Energiedichte des Lasers wird die Abscheideeffizienz erheblich verbessert. Durch den schichtweisen Aufbau ermöglicht dieser Ansatz die flexible Fertigung komplexer Metallteile und überwindet damit die geometrischen Einschränkungen herkömmlicher subtraktiver Verfahren.
Durch die dynamische Anpassung der Laserleistung und den Einsatz eines koaxialen Infrarot-Pyrometers lässt sich eine Regelung der Schmelzbadtemperatur im geschlossenen Regelkreis realisieren, was hervorragende Möglichkeiten für eine präzise und adaptive Temperaturregelung bietet.
Versuchsaufbau:
Allerdings steht diese Technologie in der Praxis auch vor erheblichen Herausforderungen. Bei der mehrschichtigen Abscheidung kommt es häufig zu einer Wärmeansammlung, was zu einer Vergrößerung des Schmelzbads, einer Zunahme vertikaler Maßabweichungen, Porosität und einer Kornvergröberung führen kann.
Die sich wiederholenden Abtastbahnen verstärken die Schwankungen des Temperaturgradienten zusätzlich, was zu Spritzern und Klumpenbildung führt und somit die strukturelle Gleichmäßigkeit beeinträchtigt.
Morphologie von gaszerstäubtem Inconel-718-Pulver:
Es lässt sich feststellen, dass sich einige Satellitenpartikel und Agglomerate aus dem gaszerstäubten Inconel-718-Pulver befinden.
Unregelmäßige Schmelzwege und Rauhe Oberflächenmorphologie, erzeugt durch gaszerstäubtes Inconel 718-Pulver:
Morphologie des PREP-Inconel-718-Pulvers:
Es ist festzustellen, dass das PREP-Inconel-718-Pulver keine Satelliten- und Agglomeratpartikel enthält.
Durch den Wechsel vom gaszerstäubten Inconel 718-Pulver zum PREP-Pulver konnte die vertikale Maßabweichung bei 85% deutlich reduziert und die strukturelle Gleichmäßigkeit bei 98% verbessert werden, da das PREP-Pulver eine gleichmäßigere Partikelgröße und eine höhere Kugelform aufweist, was zu einer Stabilisierung der Dynamik des Schmelzbads führt.
Zudem weisen die DED-Teile aus PREP-Inconel-718-Pulvern die wenigsten Fehler und Unregelmäßigkeiten auf, da das PREP-Pulver nahezu keine Hohl- und Satellitenpartikel enthält.
Oberflächenmorphologie des durch PREP abgeschiedenen Inconel 718-Pulvers:
