مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

بهینه سازی اثرات پارامترهای فرایند ذوب انتخابی لیزر بر نیروی پس ماندزدای مغناطیسی نمونه های ساخته شده از پودر آهن خالص

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان
محمدعلی سجادی هزاوه 1
مهدی مدبری فر 1
محسن بدرسمای 2
1 دانشگاه اراک
2 دانشگاه صنعتی اصفهان
10.22034/mme.23.10.21
چکیده
ذوب انتخابی لیزر یک فناوری ساخت افزودنی است که به‌موجب آن قطعات از طریق ذوب بستر پودر توسط پرتو لیزر ساخته می‌شوند. به دلیل اینکه قطعات فلزی تولیدی با این شیوه می‌توانند از هندسه پیچیده و دلخواه برخوردار باشند، امروزه به‌عنوان روشی مدرن در تولید قطعات موتورهای الکتریکی و سنسورها و غیره... موردتوجه واقع شده است. پودر مورداستفاده در این پژوهش پودر آهن خالص است. از میان پارامترهای ورودی در این روش، پارامترهای انتخاب شده شامل توان لیزر، سرعت اسکن و فاصله هاشورها بوده و طراحی آزمایش‌ها به روش تاگوچی انجام شده است. ازآنجایی‌که تا کنون مطالعات زیادی روی خواص مکانیکی قطعات تولیدی با این روش صورت پذیرفته و به خواص مغناطیسی کمتر توجه شده است، در این پژوهش، اثر پارامترهای ذوب انتخابی لیزر بر نیروی پس‌ماند زدای مغناطیسی آهن به‌صورت تجربی استخراج شده و سطوح بهینه پارامترها برای نیل به مقدار بهینه این نیرو با استفاده از تحلیل سیگنال به نویز تعیین شده است. علاوه بر این اثرات اصلی و همچنین برهم‌کنش‌های پارامترها در این مقاله موردتوجه قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که سطوح پارامتر بهینه برای به‌دست‌آوردن کمترین مقدار نیروی پس‌ماند زدای مغناطیسی شامل توان لیزر 220 وات، سرعت اسکن لیزر 400 میلی‌متر بر ثانیه و فاصله هاشور 70 میکرومتر بوده و بیشترین اثرات تعاملی را جهت رسیدن به کمترین مقدار نیروی پس‌ماند زدا پارامترهای فاصله هاشورها و سرعت اسکن دارا هستند.
کلیدواژه‌ها
ذوب لیزر انتخابی
پودر آهن خالص
موتورهای الکتریکی
نیروی پس‌ماندزدا

موضوعات

عنوان مقاله English

Optimization of Process Parameters Effects on Coercivity Force of Selective Laser Melted Iron Samples

نویسندگان English

Mohammad Ali Sajadi hezaveh 1
Mahdi Modaberi far 1
Mohsen Badrossamay 2
چکیده English

Selective laser melting is a technology for additive manufacturing where parts are produced by melting a powder bed using a laser beam. Because the metal parts produced by this method can have complex and desired geometries, it is considered a modern method for producing electric motor parts, sensors, and other components. The iron powder used in this study is pure one. The input parameters for this method include laser power, scanning speed, and the hatches distance. The design of the experiments was performed using the Taguchi method. Although many studies have been conducted on the mechanical properties of parts produced by this method, less attention has been paid to magnetic properties. In this research, the effect of selective laser melting parameters on the force of pure iron coercivity was experimentally determined. The optimal levels of parameters for achieving the optimal value of this force were determined using signal-to-noise analysis. The main effects and interactions of the parameters were taken into account in this article. The results indicate that the optimal parameter levels for obtaining the lowest amount of coercive force include a laser power of 220 watts, scanning speed of 400 mm/s, and a hatch distance of 70 micrometers. The hatch distance and scanning speed have the most interactive effects on achieving the lowest amount of coercivity.

کلیدواژه‌ها English

Selective Laser Melting
Pure Iron Powder
Electrical Motor
Coercivity
1- D. S. Thomas and S. W. Gilbert, “Costs and Cost Effectiveness of Additive Manufacturing,” aithersburg, MD, Dec. 2014. doi: 10.6028/NIST.SP.1176.
2- https://internationaljournalofresearch.com/2020/08/17/additive-manufacturing/.
3- R. Singh et al., “Powder bed fusion process in additive manufacturing: An overview,” in Materials Today: Proceedings, 2019, vol. 26, pp. 3058–3070. doi: 10.1016/j.matpr.2020.02.635.
4- “Magnetic Materials,” 2011, pp. 117–158. doi: 10.1201/b10979-4.
5- S. K. Chaurasia, U. Prakash, P. S. Misra, and K. Chandra, “Fe-P soft Magnetic properties of iron for A.C. applications,” in Advanced Materials Research, 2012, vol. 585, pp. 289–293. doi: 10.4028/www.scientific.net/AMR.585.289.
6- Q. Liu, Z. Y. Chen, S. F. Yang, and J. S. Li, “Magnetic properties of pure iron with respect to different C/Si ratios and grain sizes,” in Materials Science Forum, 2018, vol. 913, pp. 653–660. doi: 10.4028/www.scientific.net/MSF.913.653.
7- T. H. Becker and Di. DImitrov, “The achievable mechanical properties of SLM produced Maraging Steel 300 components,” Rapid Prototyping Journal, vol. 22, no. 3, pp. 487–494, 2016, doi: 10.1108/RPJ-08-2014-0096.
8- A. A. Deev, P. A. Kuznetcov, and S. N. Petrov, “Anisotropy of mechanical properties and its correlation with the structure of the stainless steel 316L produced by the SLM method,” in Physics Procedia, 2016, vol. 83, pp. 789–796. doi: 10.1016/j.phpro.2016.08.081.
9- B. Song, S. Dong, S. Deng, H. Liao, and C. Coddet, “Microstructure and tensile properties of iron parts fabricated by selective laser melting,” Optics and Laser Technology, vol. 56, pp. 451–460, 2014, doi: 10.1016/j.optlastec.2013.09.017.
10- S. Yavari, M. Modabberifar, and M. Reza Sheykholeslami, “An experimental investigation of electro discharge machining parameters effects on ferromagnetic properties of extra-low-carbon steel,” Journal of Magnetism and Magnetic Materials, vol. 549, May 2022, doi: 10.1016/j.jmmm.2022.169041.
11- (L-PBF) in the as-built and stress relieved conditions,” Progress in Additive Manufacturing, 2022, doi: 10.1007/s40964-022-00294-7.
12- J. P. Kruth, L. Froyen, J. Van Vaerenbergh, P. Mercelis, M. Rombouts, B. Lauwers, J. Mater. Process. Technol. 2004, 149, 616.
13- S. Saedi, N. S. Moghaddam, A. Amerinatanzi, M. Elahinia, H. E.Karaca, Acta Mater. 2018, 144, 552.
14- J. Sander, J. Hufenbach, L. Giebeler, H. Wendrock, U. Kühn, J. Eckert, Mater. Des. 2016, 89, 335.
15- E. Ghio, E. Cerri,. Mater. 2022, 15, 2047.
16- J. P. Kruth, M. Badrossamay, E. Yasa, J. Deckers, L. Thijs, J. Van Humbeeck, In Proceedings of the 16th International Symposium on Electromachining (ISEM XVI). 2010, 3.
17- R.L. Mason, R.F. Gunst, J.L. Hess, Wiley & Sons 2003.
18- E. Ferrara, E. Olivetti, F. Fiorillo, E. Forton, L. Martino, and L. Rocchino, “Microstructure and magnetic properties of pure iron for cyclotron electromagnets,” Journal of Alloys and Compounds, vol. 615, no. S1, pp. S291–S295, Jan. 2015, doi: 10.1016/j.jallcom.2014.01.217.
19- Hemati,modaberifar,Taheri,sajadi optimization process parameters effects on mechanical properties of selective laser melted iron sample
مهندسی مکانیک مدرس
دوره 23، شماره 10
مهر 1402
صفحه 21-27