نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1
دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
2
دانشیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران
3
استاد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، ایران، تهران
4
استادیار، پژوهشکده تحقیقات متالورژی، پژوهشگاه نیرو، تهران، ایران
5
استادیار، پژوهشکده سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران
6
کارشناسی ارشد، گروه مپنا، شرکت مهندسی و ساخت توربین مپنا (توگا)، تهران، ایران
چکیده
قطعات توربینهای گازی عمدتا از سوپرآلیاژهای پایه نیکل ساخته میشوند. این قطعات در شرایط دشوار کاری توربین گازی با آسیبهای زیادی همچون ساییده شدن لبههای قطعات و کاهش بازدهی همراه هستند. با توجه به هزینهی زیاد جایگزینی این قطعات مطالعات در حوزهی روکشکاری، بازسازی و امکان برگشت قطعات آسیبدیده به چرخهی کاری حائز اهمیت است. در تحقیقات عمدتا از روش بستر سیال برای روکشکاری قطعات استفاده شده است و به روش بستر پودر پرداخته نشده است. در این مطالعه، لایهنشانی IN625 بر روی زیرلایهی جوشناپذیر IN738 به روش بستر پودر با توجه به مزایای آن نسبت به روش بستر سیال پرداخته میشود . مکانیزمهای ایجاد عیوب حین ساخت، ارزیابی و روشهای کنترل آن بررسی شد. برای کنترل ایجاد عیوب در زیرلایه از عملیات حرارتی آنیل انحلالی و همگنسازی زیرلایه استفاده شد. برای کنترل عیوب لایهی ساخت نیز تغییر پارامترهای فرآیند (سرعت روبش و توان لیزر) بهکارگرفته شد. میکروسختی به عنوان معیاری از خواص مکانیکی در لبهی قطعات بازسازیشده سنجیده شد. مشخص شد میزان ریزسختی علاوه بر تغییرات غلظت عنصری به نرخ سرمایش و در پی آن اندازهی سلولهای انجمادی وابسته است. بنابراین رابطهی ارائهشده در ادبیات که میزان ریزسختی را بر حسب غلظت عنصری پیشبینی میکند بر همین اساس بررسی و اصلاح شد. مشخص شد در اتصالات ناهمجنس تغییرات غلظت عنصری در محدودهای خاص، از انرژی مستقل میشود. در این محدوده کنترل ریزسختی در اختیار اندازه سلول است و رابطهی ارائهشده در ادبیات روند صحیحی ارائه نمیدهد؛ اما فرمول ارائهشده در مطالعهی فعلی قابلیت پیشبینی صحیح ریزسختی را دارد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله English
Investigation of the Effect of Scan Speed and Laser Power on the Microstructure and Hardness Distribution of IN625 Deposited on a Gas Turbine Blade Using the LPBF Process
نویسندگان English
Amirhossein Riazi
1
Seyed Hossein Razavi
2
Alireza Khavandi
3
Mostafa Amirjan
4
Mohsen Ostad Shabani
5
Hossein Davarzani
6
1
Ph.D. Candidate, School of Metallurgy & Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran.
2
Associate Professor , School of Metallurgy & Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran.
3
Professor, School of Metallurgy & Materials Engineering, Iran University of Science and Technology (IUST), Tehran, Iran.
4
Professor, Metallurgy Research Department, Niroo Research Institute (NRI), Tehran, Iran.
5
Assistant Professor, Department of Ceramic, Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran.
6
MSc, MAPNA Group, TUGA, Tehran, Iran
چکیده English
Gas turbine components are predominantly manufactured from nickel-based superalloys. Operating under harsh conditions, these parts suffer from edge wear and reduced efficiency. Given the high cost of replacement, research into the cladding, refurbishment, and reusability of damaged components is of significant importance. While most existing studies have focused on Direct Energy Deposition (DED) techniques for cladding, Laser Powder Bed Fusion (LPBF) has received less attention. This study investigates the deposition of IN625 on a non-weldable IN738 substrate using LPBF, emphasizing its advantages over DED. The mechanisms of defect formation during manufacturing, along with their evaluation and control methods, are examined. To mitigate substrate-related defects, solution annealing and homogenization heat treatments were applied. To control defects in the deposited layer, process parameters such as scan speed and laser power were varied. Microhardness, as an indicator of mechanical performance at the cladded edges, was measured. The results revealed that microhardness is influenced not only by elemental concentration gradients but also by the cooling rate and the resulting cellular structure size. Consequently, an existing model from the literature, which correlates microhardness with elemental composition, was reassessed and modified. It was found that in dissimilar material joints, within a certain energy range, hardness becomes independent of composition and is instead governed by cell size. While the existing model from the literature fails to capture this behavior, the modified equation proposed in this study accurately predicts microhardness under such conditions.
کلیدواژهها English
Gas Turbine Blade
Microhardness
Cladding
IN625
IN738