بررسی تاثیر نرخ سردشدن قطعه پس از اتمام فرآیند تف‌جوشی انتخابی با کمک لیرز بر خواص مکانیکی و ساختار کریستالی پلی‌آمید 12

فرآیند تف‌جوشی انتخابی با کمک لیزر به‌دلیل قابلیت تولید قطعات با هندسه پیچیده همراه با عدم نیاز به ساپورت‌گذاری بین روش‌های ساخت افزودنی از استقبال بسیاری برخوردار است. با وجود تحقیقات فراوان در این فرآیند هنوز پژوهش‌ها در زمینه تاثیر تاریخچه حرارتی بر بهبود خواص نهایی قطعات ساخته شده ادامه دارد. در این مطالعه تاثیر روش‌های متفاوت سردکردن قطعات پس از اتمام فرآیند تف‌جوشی انتخابی با کمک لیزر، بر خواص مکانیکی شامل استحکام و ازدیاد طول قبل از شکست قطعات از جنس پلی‌آمید 12 بررسی شده است. برای این منظور پس از اتمام فرآیند قطعات به سه روش با نرخ‌های متفاوت سرد شده و تغییرات دمای قطعات حین سردشدن توسط ترموکوپل‌های تعبیه شده درون پودر ثبت شده است. به‌منظور تفسیر بهتر نتایج نرخ تشکیل کریستال در پلیمر توسط مدل تشکیل کریستال غیرهم‌دما بررسی و در حالت‌های مختلف با یکیدیگر مقایسه شده است. برای بررسی وضعیت شبکه کریستالی، از آزمون گرماسنجی روبشی تفاضلی و تفرق اشعه ایکس نیز بهره گرفته شده است. نتایج نشان می‌دهد که مقدار استحکام مکانیکی در حالت سردشدن آرام حدود 5% و مقدار شبکه کریستالی نیز به میزان 10% نسبت به دو حالت دیگر افزایش داشته است. بررسی نرخ تشکیل کریستال با استفاده از مدل تشکیل کریستال غیرهم‌دمای ناکامورا نیز نشان می‌دهد که هرچه نرخ سردکردن آرام‌تر باشد مدت زمان بیشتری برای تشکیل شبکه کریستالی لازم خواهد بود. نرخ تشکیل کریستال آرام‌تر منجر به افزایش میزان درصد شبکه کریستالی در قطعات شد که استحکام بیشتر این نمونه‌ها را توجیه می‌نماید. نتایج آزمون تفرق اشعه ایکس نیز حاکی از تشکیل یک نوع کریستال از نوع گاما در ساختار تمامی نمونه‌ها بود.

Cooling Down Process Effects on the Mechanical and Crystalline Properties of PA12 Parts Produced by Selective Laser Sintering

Selective laser sintering is one of the most popular additive manufacturing techniques used in recent years, due to its capability to build complicated geometries without the support structure. Thermal history plays a major role in the mechanical properties of the final product. In this research, the effects of different cooling down processes on mechanical properties of PA12 parts produced by selective laser sintering have been investigated. For this purpose, temperature changes of different points inside the powder bed during the built and cool down process have been monitored and recorded. Crystallization kinetics for the produced parts has been investigated by the nonisothermal crystallization model to help the interpreting of the results. Differential scanning calorimetry and Xray powder diffraction (XRD) analysis were performed to find the degree of crystallinity and its possible correlation with mechanical properties. The results indicated that the parts cooled with the lower cooling rate showed 5% higher tensile strength and 10% more crystalline structure fraction comparing with the other two cool down methods. The results of crystallization kinetics for the produced parts by nonisothermal crystallization model showed that a lower cooling down rate led to slower crystallization in the component. The degree of crystallinity of the slow cooling down parts was about 10 percent more than the other samples. Based on the XRD results, the crystalline structure of the parts in all cooling down processes was the same ( gamma; form crystal).