Process understanding of Laser Powder Bed Fusion of Nickel based superalloy Haynes 282

• Laser-material interaction of Nickel based superalloy Haynes 282 melt pools were studied for laser parameters similar to laser powder bed fusion (PBF-LB) without powder. The effect of power, speed, hatch distance and laser focus offset were analysed by characterizing different types of melt pool behaviour, including conduction, transition to keyhole, and keyhole mode. Focus offset parameter was found to modify the melting mode from keyhole to conduction type in experiments with and without powder. This change in melting mode is attributed to the variation in laser beam spot size for the same line energy. Such manipulation of type of melting with control of focus offset can be utilized as a method to optimize process parameters for novel materials in the PBF-LB process at high layer thickness.Based on the above study, cubes were built with refined process parameters utilizing powder layer thicknesses of 60- and 90-microns for improved productivity, using partial factorial design of experiment. The conduction mode of melting helped reducing defects, minimizing lack of fusion and keyhole porosity in specimens built with powder at 60- and 90-microns layer thickness. Effect of process parameters and indirect measure like area energy, on the melt pool overlap, defect level and dominant shape of the defects are presented. Optimizing the process parameters to identify the boundaries for building cubes with reduced porosity is also discussed.

• Den Ni-baserade superlegeringen, Haynes 282, skannades med laserparametrar liknande de som används i laserpulverbäddfusion (PBF-LB), men utan pulver.Studien undersökte inverkan av effekt, hastighet, avstånd mellan två intilliggandeskanningspass och laserfokusförskjutning, vilket karakteriserades genom olikatyper av beteenden hos smältbadet, inklusive värmeledning, övergång frånvärmeledning till nyckelhål, och nyckelhål. Fokusförskjutningen visade sig ändrasmältbadets läge från nyckelhål till värmeledning. Denna förändring observeradesbåde i experiment utan pulver och i de med pulver. Förändringen beror påbreddningen av laserstrålens punktstorlek samtidigt som samma linjeenergibibehålls. Denna förändring i smältningstyp genom fokusförskjutning kananvändas som en metod för att optimera utforskningen av nya material i PBFLB-processen.Baserat på detta byggdes kuber med pulver med lagertjocklekar på 60 och 90mikrometer, användande olika processparametrar enligt en experimentell designbaserad på en central sammansatt design. Smältning genom värmeledning bidrogtill att minska defekter, minimera bindningsfel och nyckelhålsporositet i proversom byggts med pulver med lagertjocklekar på 60 och 90 mikrometer. Inverkanav processparametrarna och indirekta mått såsom areaenergi på smältbadetsöverlappning, defektnivå och den dominerande formen på defekter presenteras.Optimering av processparametrarna samt identifiering av parameterrymden föratt bygga kuber med minskad porositet undersöks också.

Ämnesord

TEKNIK OCH TEKNOLOGIER  -- Materialteknik -- Bearbetnings-, yt- och fogningsteknik (hsv//swe)

ENGINEERING AND TECHNOLOGY  -- Materials Engineering -- Manufacturing, Surface and Joining Technology (hsv//eng)

Nyckelord

Laser Powder Bed Fusion; Haynes 282; Nickel based superalloy; productivity; focus offset

Laser pulverbädd Fusion; Haynes 282; Nickelbaserad superlegering; produktivitet; fokusförskjutning

Production Technology

Produktionsteknik

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

lic (ämneskategori)