Selective laser melting of Ti6Al4V alloy : effects of process parameters on mechanical properties

In recent years, the additive manufacturing techniques have been developed rapidly and selective laser melting (SLM) is one of the powder bed fusion AM technique that has gained more attention from the industry. The key benefit of this technology is possibility of producing complex shaped parts which are used often in aerospace industry. The aim of this thesis work is to study the effects of process parameters on mechanical and microstructural properties of the tensile specimen. The industrial SLM system used was Renishaw AM250 and the selected material was Ti6-Al4-V, one of the most used alloys for aerospace applications in SLM. The Experimental design implemented consisted of different combinations of exposure time, hatch distance and point distance resulting in specific levels energy density. The experimental design is replicated for two different layer thickness levels. Experimental results showed that the density of parts was nearly fully dense and there is no significance relation with the selected parameters. UTS and yield strength values were in expected literature zone. Decreasing of layer thickness improved ductility behavior as more beta phases was present in the microstructure.

Negli ultimi anni, le tecniche di produzione additiva sono state sviluppate rapidamente e la fusione laser selettiva (SLM) è una delle tecniche AM di fusione a letto di polvere che ha attirato più attenzione dal settore. Il vantaggio principale di questa tecnologia è la possibilità di produrre parti di forma complessa che vengono spesso utilizzate nell'industria aerospaziale. Lo scopo di questo lavoro di tesi è di studiare gli effetti dei parametri di processo sulle proprietà meccaniche e microstrutturali del campione di trazione. Il sistema SLM industriale utilizzato era Renishaw AM250 e il materiale selezionato era Ti6-Al4-V, una delle leghe più utilizzate per applicazioni aerospaziali in SLM. Il progetto sperimentale implementato consisteva in diverse combinazioni di tempo di esposizione, distanza di tratteggio e distanza del punto con conseguente densità di energia di livelli specifici. Il design sperimentale viene replicato per due diversi livelli di spessore dello strato. I risultati sperimentali hanno mostrato che la densità delle parti era quasi completamente densa e non vi è alcuna relazione di significato con i parametri selezionati. UTS e valori di resistenza allo snervamento erano nella zona di letteratura prevista. La riduzione dello spessore dello strato ha migliorato il comportamento della duttilità poiché nella microstruttura erano presenti più fasi beta.