Amélioration de la microstructure et des propriétés des matériaux dans le dépôt d’énergie directe à base de fil d’arc

Ces dernières années, la technologie de fabrication additive a attiré une attention considérable de la part de diverses parties prenantes. Parmi les différentes techniques, le dépôt d’énergie directe (DED) par fil d’arc a connu une augmentation notable de son développement, offrant des avantages convaincants tels qu’une rentabilité et une efficacité de formage élevée.

Cependant, un taux de dépôt élevé entraîne un apport de chaleur et une inhomogénéité de température extrêmement élevés, entraînant une détérioration de la qualité de surface, une réduction des propriétés du matériau, une augmentation des contraintes résiduelles, voire des déformations et des fissures. Par conséquent, le programme de recherche actuel se concentre sur le développement de méthodes garantissant la qualité des composants produits à des taux de dépôt élevés.

En outre, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour acquérir une compréhension complète de la technologie de dépôt d’énergie directe par fil d’arc, en particulier en ce qui concerne le contrôle de la microstructure et l’optimisation des propriétés mécaniques, afin de répondre aux exigences des applications plus performantes.

Une équipe dirigée par l’Université d’aéronautique et d’astronautique de Nanjing en Chine a mené une revue de la littérature pour identifier les facteurs qui influencent l’évolution de la microstructure des matériaux au cours du processus de dépôt. L’équipe a utilisé le principe de recristallisation dynamique pour étudier l’influence de l’apport de chaleur pendant le processus de dépôt et pour définir des méthodes de contrôle de l’apport de chaleur et de ses mécanismes de fonctionnement.

En outre, l’article présente une analyse complète de l’impact de divers paramètres de processus sur le comportement du bain de fusion et la microstructure au cours du processus de dépôt, avec un accent particulier sur l’influence des méthodes de traitement et des matériaux de dépôt.

Pour améliorer la microstructure et les propriétés du matériau, diverses techniques et traitements supplémentaires, notamment le forgeage intercouche et l’impact ultrasonique, sont examinés afin d’optimiser les caractéristiques du matériau. L’effet de ces méthodes sur la microstructure et les propriétés mécaniques lors du dépôt, ainsi que leurs avantages et inconvénients respectifs, sont discutés en détail. Ce travail présente de nouvelles approches pour améliorer les propriétés des matériaux déposés par DED à base de fil d’arc, contribuant ainsi à l’avancement du domaine.

L’équipe a publié ses travaux dans le Journal des avancées des sciences et technologies mécaniques le 15 octobre 2024.

« Dans ce rapport, nous discutons des facteurs qui influencent l’évolution de la microstructure du matériau au cours du processus de dépôt. Il résume les méthodes permettant de contrôler l’apport de chaleur lors du dépôt et met en évidence diverses techniques de traitement thermique pour réduire les défauts et améliorer la microstructure et les propriétés du matériau déposé. Ces techniques comprennent des traitements de pré-dépôt, de traitement et de post-dépôt.

« L’étude examine également les méthodes d’introduction du renforcement de la déformation et passe brièvement en revue leurs avantages et inconvénients. Enfin, le manuscrit présente l’orientation future du développement et les axes de recherche du DED à base de fil d’arc », a déclaré le Dr Qian, professeur agrégé à l’Université de Nanjing. de l’aéronautique et de l’astronautique (NUAA).

Ce manuscrit fournit des informations précieuses aux chercheurs dans des domaines connexes. Il leur permet de comprendre de manière globale les méthodes permettant d’améliorer la microstructure et les propriétés des pièces DED à base de fil Arc dans un court laps de temps. De plus, il offre un aperçu des mécanismes fonctionnels qui peuvent être appliqués dans leurs travaux de recherche, élargissant ainsi les applications potentielles des pièces DED à base de fil Arc.

Néanmoins, la recherche sur les caractéristiques de solidification de différents matériaux et les caractéristiques de dépôt de différents processus continue de fournir des informations de plus en plus détaillées et des méthodes innovantes pour réguler la microstructure et les propriétés mécaniques des pièces de dépôt d’énergie dirigée à base de fil d’arc.

Ces orientations de recherche sur la microstructure et le contrôle des propriétés mécaniques devraient se concentrer sur les quatre aspects suivants, comme l’a souligné précédemment le Dr Qian. Les axes de recherche sur le contrôle de la microstructure et des propriétés mécaniques devraient se concentrer sur les quatre aspects suivants : le contrôle de l’apport thermique, le contrôle du comportement de solidification, le contrôle du processus dynamique de recristallisation et le contrôle des phases et défauts délétères.

Parmi les autres participants à la recherche figurent Jingjing Shi, le professeur Honghua Su, le professeur Wenfeng Ding, le professeur Yucan Fu de l’Université d’aéronautique et d’astronautique de Nanjing et Shihao Sun de l’Institut de fabrication de précision JITRI du Jiangsu.