La inestabilidad crítica en la punta de la cerradura en movimiento genera porosidad en la fusión con láser

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Fabricación aditiva
• Física de los metales

Sus antecedentes:

• La fusión por lecho de polvo láser (LPBF) es una técnica clave de fabricación de aditivos para metales.
• Los defectos de porosidad, en particular los poros de los orificios de la cerradura, limitan el rendimiento de fatiga de los componentes LPBF.
• Los poros de la cerradura se forman bajo condiciones específicas de procesamiento láser de alta potencia y baja velocidad de escaneo.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el mecanismo de formación dinámica de los poros de la cerradura durante el LPBF de Ti-6Al-4V.
• Para aclarar el papel de las inestabilidades de las piscinas de fusión en la generación y atrapamiento de poros.
• Caracterizar el límite del régimen de potencia-velocidad para la porosidad del ojo de la cerradura.

Principales métodos:

• Utilizó imágenes de rayos X de alta velocidad para la observación operativa de la formación de poros.
• Analizó la dinámica de la punta de la cerradura y el comportamiento de la piscina de fusión durante el procesamiento láser.
• Se ha examinado la evolución de los poros en Ti-6Al-4V en condiciones de potencia láser y velocidad de escaneo variables.

Principales resultados:

• Identificamos una inestabilidad crítica en la punta del ojo de la cerradura como la fuente de la formación de poros.
• Observó que las ondas acústicas generadas por la inestabilidad empujan los poros lejos del ojo de la cerradura.
• Determinado un límite nítido y liso para el régimen de porosidad de la cerradura en el espacio de velocidad de potencia, consistente en condiciones de placa desnuda y lecho de polvo.

Conclusiones:

• La inestabilidad crítica del agujero de la cerradura es un factor primario para la formación de poros en LPBF.
• Las ondas acústicas dentro de la piscina de fusión juegan un papel crucial en la captura de los poros como defectos.
• La comprensión de estas dinámicas puede informar estrategias para mitigar la porosidad en piezas metálicas fabricadas aditivamente.