粉末の溶融凝固現象の把握に基づく品質を保証する造形条件設定指針の構築

基于对粉末熔化和凝固现象的理解，制定确保质量的成型条件设定指南

• 批准号: 21K03790
• 负责人: 古本 達明
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03790/
• 关键词: 粉末床溶融結合法; 金属粉末; 高速度カメラ; プラズマ; スパッタ; 再利用粉末; 温度測定; ヒューム; モニタリング

粉末床溶融結合法を対象とし，高速度カメラを用いてレーザ照射時に溶融池周辺で生じる粉末の溶融・凝固の様子を観察し，材料特性・造形環境による粉末やスパッタ・ヒューム・プラズマの挙動変化を調べるとともに，PIV装置を用いて流れ解析を行った．また，飛散したスパッタが粉末の再利用性に及ぼす影響を調べるとともに，造形プレートに貼付したAE波測定に関する実験評価を行った．その結果，(1)チャンバ内部の酸素濃度は溶融池から生じるプラズマ発生量に対して主体的に寄与する因子であること，(2)プラズマ発生とスパッタ飛散様相には相関があり，プラズマ発生で蒸気反跳力が大きくなることでスパッタ発生直後の飛散スパッタ数が増加すること，(3)粉末材種や酸素濃度によってスパッタの飛散様相が異なり，酸素との反応性が大きい粉末では酸素濃度によってスパッタの飛散方向が変化すること，(4)粉末の平均粒径が大きくなると金属粉末の流動性は向上するが，堆積した粉末間の空隙が大きくなってかさ密度が減少し，粉末同士の接触点が減少することで熱伝導率が大きくなること，(5)平均粒径が小さい粉末は凝集性が高く，平均粒径が大きい粉末より粉末床の表面性状が平坦となり密な粉末床が形成されること，(6)平均粒径が小さいと造形物表面に付着するスパッタ数が増加し，造形物高さと付着スパッタ数はトレードオフの関係にあること，(7)再利用する粉末にはふるいがけで除去できなかったスパッタが混入し，流動性が良好になってかさ密度が大きくなること，それにともなって造形様相やスパッタ飛散形態が変化すること，(8)脆性粉末では造形後の造形物に種々の割れが発生し，AE波を分析することで割れの発生が検出できること，(9)粉末床へ入熱するエネルギ密度が増加すると造形物上に発生する割れの数が増加することを見いだした．

对于粉末地板熔融方法，请观察激光照射期间在熔融池周围产生粉末的熔体和凝结，并使用高速相机，并因材料特征和建模环境而改变粉末和粉末和Spatta Hume和等离子体的行为使用PIV设备进行了研究并进行了分析。此外，我们检查了散射的SPATTA对粉末重复使用的影响，并评估了附着在建模板上的AE波测量。结果，（1）腔室内的氧气浓度是从熔融池塘产生的血浆，（2）等离子体出现与SPATTA散射之间存在相关性，并且血浆发生SPATTA发生后，蒸汽抗强力的增加会增加SPATTA散射的数量，（3）SPATTA散射取决于粉末材料和氧气浓度，而对氧气的反应很大，取决于氧气。浓度。SPATTA的散射方向变化，（4）粉末的平均粒径增加了金属粉的流动性，但是沉积粉末之间的密度增加了，密度降低了，并且粉末之间的接触是。形成了密集的粉末状地板，（6）如果平均粒径很小，（7）要重复使用粉末。建模。在物体中产生各种裂纹，可以通过分析AE波来检测裂纹，（9）如果加热到粉末地板的能量密度增加，则在建模对象上产生的裂纹数量增加。

项目成果

金属AM用耐食Ni基合金のリサイクル特性

金属增材制造用耐腐蚀镍基合金的回收利用特性

• 发表时间: 2022
• 作者: KUSHIMA Kotaro;FURUMOTO Tatsuaki;ONO Yushi;OYAMA Tomohiro;東直哉，古本達明，山口貢，牛晶，小関秀峰，桑原孝介
• 通讯作者: 東直哉，古本達明，山口貢，牛晶，小関秀峰，桑原孝介

Melt pool behaviour during laser powder bed fusion process, Influence of laser incident angle on the scattering of spatter particles

激光粉末床熔化过程中的熔池行为，激光入射角对飞溅颗粒散射的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Tsubouchi Kotaro;Furumoto Tatsuaki;Yamaguchi Mitsugu;Yamada Shinnosuke;Osaki Mototsugu;Sugiyama Kenji
• 通讯作者: Sugiyama Kenji

Effect of Powder Shear Property on PBF-LB/M Powder Bed Quality of Tool Steels

粉末剪切性能对工具钢PBF-LB/M粉末床质量的影响

• 发表时间: 2022
• 期刊: Journal of the Japan Society for Precision Engineering
• 作者: YAMADA Shinnosuke;YAMAGUCHI Mitsugu;FURUMOTO Tatsuaki
• 通讯作者: FURUMOTO Tatsuaki

造形雰囲気中の酸素濃度と粉末床溶融結合特性

构建气氛中的氧气浓度和粉末床熔合特性

• 发表时间: 2022
• 作者: KUSHIMA Kotaro;FURUMOTO Tatsuaki;ONO Yushi;OYAMA Tomohiro;東直哉，古本達明，山口貢，牛晶，小関秀峰，桑原孝介;久島光太郎，古本達明，阿部諭，山口貢，大野雄史，須貝友裕，尾山朋宏;久島光太郎，古本達明，阿部諭，大野雄史，尾山朋宏
• 通讯作者: 久島光太郎，古本達明，阿部諭，大野雄史，尾山朋宏

レーザを用いた粉末床溶融結合時の造形環境最適化に関する研究，酸素濃度および水分濃度がチタン合金造形特性に及ぼす影響

激光粉床熔接成形环境优化及氧浓度和水分浓度对钛合金成形特性的影响研究

• 发表时间: 2022
• 作者: KUSHIMA Kotaro;FURUMOTO Tatsuaki;ONO Yushi;OYAMA Tomohiro;東直哉，古本達明，山口貢，牛晶，小関秀峰，桑原孝介;久島光太郎，古本達明，阿部諭，山口貢，大野雄史，須貝友裕，尾山朋宏
• 通讯作者: 久島光太郎，古本達明，阿部諭，山口貢，大野雄史，須貝友裕，尾山朋宏