Effect of powder characteristics on the quality of the parts manufactured using selective laser melting process of Ti-6Al-4V alloys

The application of Laser beam melting processes has remarkably increased in the recent years due to its various advantages like the ability to process a wide range of materials, precise machining capability, obtaining high surface finish components, etc. as compared to the conventional machining processes. Besides controlling the quality of the components by changing the process parameters used during L-PBF processes, particle size and shape too play an important role in deciding the mechanical strength of the final components. In this study, Ti-6Al-4V powders produced by Gas and Plasma Atomisation processes, with similar particle size distribution were characterised using Laser Diffraction, Scanning Electron Microscopy and Static Automatic Imaging techniques and their results were compared. Their flowability was measured by testing the powders under various Dynamic, Compressibility and Shear stress states. These tests were performed using Freeman FT4 Powder Rheometer. Later, a correlation was obtained between the different powder types on their flowability and the mechanical properties of the As-built tensile test specimens. The Ultimate tensile strength values for both the powders showed a slight difference, with higher Ultimate tensile strength for Gas atomised powders. However, the percentage elongation for Plasma Atomised powders observed, was comparatively higher than Gas atomised powders.

L'applicazione dei processi di fusione a raggio laser è notevolmente aumentata negli ultimi anni a causa dei suoi vari vantaggi come la capacità di elaborare un'ampia gamma di materiali, capacità di lavorazione precisa, ottenere componenti di elevata finitura superficiale, ecc. Rispetto ai processi di lavorazione convenzionali. Oltre a controllare la qualità dei componenti modificando i parametri di processo utilizzati durante i processi L-PBF, anche la dimensione e la forma delle particelle giocano un ruolo importante nel decidere la resistenza meccanica dei componenti finali. In questo studio, le polveri Ti-6Al-4V prodotte da processi di atomizzazione con gas e plasma, con distribuzione delle dimensioni delle particelle simile sono state caratterizzate utilizzando tecniche di diffrazione laser, microscopia elettronica a scansione e imaging statico automatico e i loro risultati sono stati confrontati. La loro scorrevolezza è stata misurata testando le polveri in vari stati di sollecitazione dinamica, compressibilità e taglio. Questi test sono stati eseguiti utilizzando Freeman FT4 Powder Rheometer. Successivamente, è stata ottenuta una correlazione tra i diversi tipi di polvere sulla loro scorrevolezza e le proprietà meccaniche dei provini di trazione As-built. I valori di resistenza alla trazione finale per entrambe le polveri hanno mostrato una leggera differenza, con una resistenza alla trazione finale maggiore per le polveri atomizzate a gas. Tuttavia, l'allungamento percentuale osservato per le polveri atomizzate al plasma era comparativamente superiore a quello delle polveri atomizzate con gas.