Riassunto analitico
Il seguente lavoro di tesi è stato svolto presso il centro di ricerca metal additive manufacturing dell’azienda HPE-COXA di Modena in collaborazione con STAV srl e Tec Eurolab.
L’idea nasce dalla necessità di approfondire gli ultimi sviluppi, sia a livello tecnologico che processuale, nel settore metal Additive Manufacturing, con la volontà di applicare i risultati della ricerca scientifica a livello produttivo.
Principale obiettivo è l’ottimizzazione del processo di direct metal deposition (DMD) su Inconel 625 utilizzando una macchina ibrida che combina la tecnologia additiva del laser cladding con la tradizionale fresatura CNC. Punto di forza del processo è l’utilizzo di un sistema coassiale di alimentazione della polvere che, funzionando simultaneamente all’emissione del raggio laser ad alta energia, permette di depositare e fondere solo la quantità di polvere necessaria a formare il layer. Tale soluzione è poi combinata con un sistema di fresatura a 3-5 assi. Il seguente studio è stato sviluppato tramite l’elaborazione di un piano sperimentale basato sulla variazione dei parametri fondamentali per il settaggio della macchina: powder feed rate [g/min], variazione della potenza del laser (ΔP= Pi – Pf)[W] e strategia di costruzione additiva (in-out/ out-in) e sulla successiva caratterizzazione dei campioni ottenuti. Nella fase di post processing i campioni sono stati sottoposti a un trattamento termico standard di solubilizzazione in modo da omogenizzare la microstruttura e ridurre gli stress residui, seguito da una fase di tornitura. In ultima analisi si è proceduto alla caratterizzazione dei singoli campioni tramite prove di trazione, misure di densità e di durezza. L’elaborazione dei risultati ha permesso di definire quale tra le combinazioni dei parametri di settaggio della macchina testate, consente di ottenere le migliori proprietà sul pezzo finito.
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Abstract
This study has been developed in the R&D department of HPE-COXA (Modena IT), in partnership with STAV srl and Tec Eurolab.
The idea came out from the increased industrial interest on metal additive manufacturing technologies, thus leading to the application of scientific researches to industrial production.
This study is aimed on the optimization of direct metal deposition process of Inconel 625, using a hybrid machine that combines laser deposition with the traditional milling process. Key feature of this technology is the coaxial powder feeding system: laser and powder work simultaneously, thus allowing the deposition and the laser welding of the strictly necessary amount of powder in order to build a layer.
This work of thesis has been performed through the development of an experimental plan based on the machine set up parameters (powder feed rate [g/min], laser power gradient ΔLP = Pi – Pf [W] and building strategy) followed by samples characterization (tensile test, hardness test and density measurements).
Via results processing it has been defined the set of parameters that generate the best properties on the finished part.
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