توصيفگر ها :
ساختافزايشي , آلياژ تيتانيوم 6242 , عمليات پسپردازش سطحي , پوششدهي , الكترو پوليش , آندايز، زبري , آبگريزي
چكيده فارسي :
تيتانيوم و آلياژهاي آن ازجمله مواد پركاربرد در صنايع پزشكي، هوافضا و صنايع خودرو ميباشند و كنترل خواص سطحي قطعات توليدشده از
آنها ميتواند به كاربرد بيشتر اين آلياژها كمك كند. براي ايجاد اين خواص، كنترل ريزساختار، همگنسازي و حذف نقايص ذوب نظير جدايش
فاز آلفا، آخالهاي پراكنده و تخلخلها ضروري است. روشهاي ساختافزايشي كه در چند دهه اخير موردتوجه بسياري از صنايع قرارگرفتهاند،
امكان ساخت قطعات با سرعت بالاتر و دقت بيشتر نسبت به روشهاي سنتي ساخت را فراهم كردهاند. البته اين روشها محدوديتهايي نيز دارند
كه باعث ميشود كه نتوان از قطعات ساختافزايشي در همهي كاربردها استفاده كرد. يكي از اين محدوديتها، سطح نسبتاً زبر و ناهموار قطعات
است. عمليات پسپردازش سطحي متفاوتي براي رفع اين مسئله انجام ميشود كه هركدام مزايا و معايب خود را دارند. در اين پژوهش عوامل
مؤثر بر خصوصيات سطحي قطعات ساختافزايشي و روشهاي بهبود خواص سطحي آنها بررسي ميشود. در ابتدا تفاوتهاي روشهاي
كه به دو روش متفاوت ذوب با پرتو ليزر و ذوب با پرتو Ti ساختافزايشي بر پايه پودر بررسي شده، سپس خواص سطحي آلياژ شبهآلفا 6242
الكتروني ساخته شده بودند، بررسي شدند. درقطعاتي كه بهروش ذوب با پرتو الكتروني ساخته شده بودند بهعلت تفاوت زبري سطوح جانبي و
سطوح بالا و پايين، ابتدا عمليات الكتروپوليش با دو محلول متفاوت براي كنترل زبري سطوح جانبي انجام شد. همچنين تاثيرگذارترين پارامتر
بر عمليات الكتروپوليش اين نمونه بهروش طراحي آزمايش مشخص شد. نتايج نشان داد كه عمليات الكتروپوليش علاوه بر كنترل زبري سطوح
ميتواند بر ترشوندگي سطوح و خوردگي نمونهها نيز تاثير بگذارد. تاثيرگذارترين پارامتر بر عمليات الكتروپوليش نمونهها به ترتيب ولتاژ و زمان
و شرايط بهينه عمليات الكتروپوليش زمان 15 دقيقه و ولتاژ 30 ولت تشخيص داده شد. زبري نمونههاي ساخته شده بهروش ذوب با پرتو الكتروني
پس از عمليات الكتروپوليش در حدود 60 درصد و زاويه ترشوندگي قطعات با آب از 105 درجه در نمونه شاهد به حدود 55 درجه در نمونه
الكتروپوليش شده كاهش يافت. همچنين نرخ خوردگي قطعات الكتروپوليش شده در حدود 60 درصد كمتر از نمونه شاهد بود. با توجه به نتايج
ميتوان نتيجه گرفت كه با كاهش زبري، ميزان تر شوندگي نمونهها افزايش يافته و نرخ خوردگي قطعات كاهش مييابد. در مرحله دوم هر دو
گروه نمونههاي ساخته شده بهروش ذوب با پرتو ليزر و ذوب با پرتو الكتروني تحت ولتاژ هاي 10 تا 30 ولت و مدت زمان 15 دقيقه بهروش
آندايز پوششدهي شدند. نتايج نشان داد كه عمليات آندايز تاثير چشمگيري بر زبري سطوح نداشته، اما بر روي سطوح با ميانگين زبري پايينتر،
پوششهاي يكنواختتري ايجاد ميشود. اكسيدهاي تيتانيوم در تمامي پوششهاي ايجاد شده تحت شرايط فرايندي متفاوت، شناسايي شدند.
همچنين نرخ خوردگي تمامي نمونهها پس از پوششدهي كاهش يافت. شرايط بهينه عمليات آندايز، ولتاژ 30 ولت و زمان 15 دقيقه تشخيص
داده شد. در مرحله نهايي، عمليات تركيبي سطحي بر روي نمونهها ساخته شده بهروش ذوب با پرتو الكتروني انجام شد. در اين عمليات ابتدا
نمونهها بهمدت 15 دقيقه تحت ولتاژ 30 ولت الكتروپوليش شده و سپس تحت ولتاژ 30 ولت و زمان 15 دقيقه بهروش آندايز پوششدهي شدند.
دراين حالت علاوه بر كنترل زبري و ترشوندگي سطوح، پوششهاي يكنواختتري بر روي نمونهها ايجاد شده و كمترين نرخ خوردگي نمونهها
مشاهده شد.
چكيده انگليسي :
Titanium and its alloys are widely utilized in the medical, aerospace, and automotive industries, and regulating
their surface qualities can help them find new applications. These features need microstructure control,
homogenization, and removal of melting defects like alpha phase separation, scattered inclusions, and porosity.
In recent decades, numerous sectors have turned to additive manufacturing to make parts faster and more
accurately. Unfortunately, these methods have limitations that prevent the use of additive manufacturing parts in
all applications. One drawback is the rough and uneven surfaces of as printed components. Multiple surface postprocessing
procedures may be used to overcome this challenge, each with their characteristic pros and cons. This
study examines some surface qualities of additively manufactured 6242 components and the ways to improve
them. After comparing powder-based additive manufacturing methods, the surface characteristics of Ti6242 nearalpha
alloy produced by selected laser melting (SLM) and electron beam melting (EBM)were examined. Due to
the differences in the roughness of the side, top and bottom surfaces of the EBM parts, their side surfaces were
initially electropolished with two separate solutions. Then, the best electropolishing parameters for this sample
were found through the Design of Experiment method. The results demonstrated that the electropolishing process
employed affected the surface roughness, wetting, and corrosion resistance of the samples. Electropolishing
voltage and time were found as the most effective electropolishing parameters, with 30 volts and 15 minutes being
the optimum processing conditons. Electropolishing reduced the roughness of the EBM samples by 60% and
decreased the wetting angle with water to 55 degrees from 105 degrees in the as printed samples. Electropolished
surfaces exhibited 60% better corrosion resistance than the as printed surfaces. The results show that reduced
roughness promotes wetting and corrosion resistance of the surface. In the second stage, anodizing at 10–30 volts
and 15 minutes was used on SLM and EBM samples. Although, it did not affect the surface roughness, surfaces
with a lower average roughness had more uniform coatings. All coatings under varied anodizing conditions
contained titanium oxides. Furthermore, all samples showed lower corrosion rates after coating. The best
anodizing conditions were found to be 30 volts and 15 minutes. A surface composite treatment was also conducted
on EBM samples in the final stage. It involved electropolishing the samples at 30 volts for 15 minutes, followed
by 15 minutes of anodizing at 30 volts. Besides reduced surface roughness and wetting angle, more homogeneous
coatings were formed on the samples, resulting in the lowest corrosion rate among all the processes.
