Prédiction des propriétés mécaniques en fonction du rapport de minceur dans les échantillons imprimés en 3D

Prédiction des propriétés mécaniques en fonction du rapport de minceur dans les échantillons imprimés en 3D

Des ingénieurs des États-Unis et du Brésil approfondissent la complexité des propriétés mécaniques de l'impression 3D, décrivant leurs conclusions dans le récent

L'impression 3D et les processus de fabrication additive continuent d'avoir des impacts significatifs dans un large éventail d'industries à travers le monde; cependant, plus les utilisateurs commencent à s'appuyer sur une telle technologie et à se développer en ce qui concerne l'innovation et les exigences du projet, un examen plus approfondi est effectué sur les propriétés mécaniques

Comme des comités et des normes au sein des processus AM sont requis, des efforts spécifiques sont désormais orientés vers:

Classification des nouvelles directives Création de formats de fichiers pour la production de pièces Développement de critères pour les rapports techniques Exigences générales pour les matières premières

Cependant, il existe encore des domaines où les normes requises manquent, comme la caractérisation mécanique des pièces. Les chercheurs se concentrent sur les nouveaux alliages populaires utilisés tels que le Ti

Limite d'élasticité (YS) Résistance à la traction ultime (UTS) Module d'élasticité

Les auteurs rapportent que Ti

PBF avec faisceau laser

« L’un des paramètres les plus importants dans la géométrie des éprouvettes de traction qui interfère directement avec la façon dont Elf est mesuré et qui est souvent négligé par divers chercheurs est le rapport de minceur », ont déclaré les chercheurs.

D'autres études ont été réalisées, en mettant l'accent sur les effets du rapport de minceur dans les échantillons de traction; cependant, les chercheurs ont noté à la fois

Les auteurs ont créé plusieurs Ti

Les échantillons ont été fabriqués en un seul lot EBM, avec l'axe symétrique longitudinal parallèle à la plate-forme de construction, dans la direction du bras de râteau de poudre. Les structures de support ont été soit fraisées en sections carrées / rectangulaires, soit tournées en sections transversales circulaires.

Composition chimique (% en poids) du Ti

L'analyse par éléments finis (FEA) a été achevée et un critère de dommages ductiles a également été établi, permettant de prédire

Caractérisation microstructurale du Ti tel que construit

a Courbes d'ingénierie et de déformation représentatives obtenues à partir d'essais de traction des éprouvettes à l'état de construction. La notation de la section transversale signifie les dimensions nominales initiales de la section réduite de l'éprouvette et L0, la longueur initiale de la jauge avant l'essai. b Image macroscopique représentative des éprouvettes de traction après les essais (dimensions en mm).

Douze échantillons différents ont été testés alors que les auteurs ont étudié comment le rapport de minceur, k, affecte les propriétés mécaniques obtenues à partir des courbes de contrainte en fonction de la déformation.

« Cet ensemble concis d’échantillons montre à quel point il est difficile d’analyser et de comparer les données expérimentales des essais de traction avec différentes géométries », ont déclaré les chercheurs. « Etant donné que l’une des propriétés mécaniques les plus importantes utilisées pour vérifier la qualité des pièces de construction est l’allongement, la dispersion des données rend cette analyse très compliquée. »

Données expérimentales et bibliographiques moyennes de l'allongement à la rupture Elf obtenues à partir d'essais de traction et rapport en fonction du rapport de minceur k. Les lignes horizontales en pointillés correspondent aux valeurs d'allongement minimum pour les produits tels que construits * et traités thermiquement ** (par exemple, soulagement des contraintes, recuit ou HIP) selon les normes AM. Ti

En examinant les propriétés de résistance YS et UTS, les chercheurs ont noté une résistance mécanique supérieure dans les échantillons symétriques.

Échantillons de traction FE à asymétrie (a

Représentant faible magni

« Les échantillons de section transversale circulaire et carrée ont montré une résistance mécanique supérieure avec un comportement mécanique similaire aux pièces à haute contrainte-triaxialité soumises à des tests de traction », ont conclu les chercheurs. « Un état de contrainte initiale diffuse complexe favorise le rendement tandis que la distribution symétrique des déformations radiales favorise une triaxialité accrue des contraintes et, par conséquent, contraint la déformation plastique et augmente la charge maximale. »

«Le mode de fracture et les micro-mécanismes de fracture sont fortement influencés par le rapport largeur / épaisseur. Les échantillons symétriques montraient des fractures ductiles en cupule et en cône et des zones de transition marquées pouvaient être observées à la surface. La région centrale de l’échantillon a échoué en raison de la nucléation et de la croissance des vides dans le sens de la traction, tandis que la périphérie présentait des fossettes allongées dans le sens d’une contrainte de cisaillement plus élevée. Dans les échantillons très minces, la condition de contrainte plane s’applique et aucune zone de transition n’a été observée avec la lèvre de cisaillement comme mécanisme de rupture prédominant. »

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