Un système de chargement hydraulique à haute rigidité est strictement requis pour le laminage à froid intercouche dans le dépôt d'énergie dirigée (DED) car les matériaux déposés présentent une résistance extrême à la déformation à des températures inférieures à 200 °C. Pour surmonter cette résistance et induire la déformation plastique nécessaire, le système doit être capable de fournir des charges de laminage allant jusqu'à 160 kN sans déflexion mécanique.
Pour affiner les structures granulaires et éliminer les contraintes résiduelles dans les composants DED, l'équipement doit surmonter une résistance matérielle massive. Un système hydraulique rigide est le seul moyen d'appliquer une pression continue et de haute magnitude de manière suffisamment fiable pour garantir la répétabilité du processus.
La physique de la déformation en DED
Surmonter une résistance extrême
Lorsque les matériaux déposés par DED refroidissent à des températures inférieures à 200 °C, ils deviennent exceptionnellement durs. Cet état crée une résistance extrême à la déformation, rendant le matériau difficile à manipuler physiquement.
Le besoin d'une force massive
Pour avoir un impact significatif sur la microstructure du matériau, le système de laminage doit appliquer une force immense. La référence principale indique que des charges de laminage allant jusqu'à 160 kN sont nécessaires pour obtenir l'effet souhaité.
Atteindre la déformation plastique
L'objectif n'est pas seulement de toucher la surface, mais d'induire une déformation plastique. Ce changement de forme permanent est le mécanisme qui entraîne les changements bénéfiques dans la structure interne du matériau.
Assurer la fiabilité du processus
Application de pression continue
Un système mécanique standard pourrait fléchir ou céder sous une charge de 160 kN. Un système hydraulique à haute rigidité est essentiel pour maintenir une pression continue et inflexible contre la couche solidifiée.
Garantir la répétabilité
Dans la fabrication additive, la cohérence est primordiale. Une structure robuste garantit que la force appliquée reste constante sur chaque couche, garantissant la répétabilité du processus et une qualité de pièce uniforme.
Les avantages critiques du laminage
Affinement du grain
La force massive appliquée par le système rigide écrase la structure granulaire existante. Cela force le matériau à se recristalliser en grains plus fins, ce qui améliore généralement les propriétés mécaniques de la pièce finie.
Élimination des contraintes résiduelles
Les processus DED génèrent naturellement des contraintes internes en raison du chauffage et du refroidissement rapides. La déformation plastique induite par le laminage à haute rigidité soulage efficacement et élimine ces contraintes résiduelles, empêchant la déformation ou la fissuration.
Comprendre les compromis
Poids et coût de l'équipement
Une rigidité élevée nécessite invariablement des machines plus lourdes et plus robustes. Cela augmente l'encombrement physique et le coût d'investissement de la configuration DED par rapport aux systèmes qui n'utilisent pas de laminage intercouche.
Précision vs Force
Bien que le système fournisse une force brute, il doit être contrôlé avec précision. Appliquer 160 kN de force de manière incorrecte peut endommager le substrat ou les caractéristiques délicates du composant en cours de construction.
Faire le bon choix pour votre objectif
Pour déterminer si un système à haute rigidité est nécessaire pour votre application DED, considérez vos objectifs matériels spécifiques :
- Si votre objectif principal est l'affinement du grain : Vous devez utiliser un système capable de surmonter la limite d'élasticité du matériau à basse température pour forcer les changements microstructuraux.
- Si votre objectif principal est la précision géométrique : Vous avez besoin de la rigidité pour garantir que les contraintes résiduelles sont éliminées couche par couche, empêchant la distorsion de la pièce.
La rigidité de votre système de chargement hydraulique est le facteur direct qui permet d'obtenir une intégrité structurelle supérieure dans les composants DED.
Tableau récapitulatif :
| Caractéristique | Exigence | Avantage |
|---|---|---|
| Capacité de charge | Jusqu'à 160 kN | Surmonte la résistance extrême à la déformation en dessous de 200°C |
| Rigidité du système | Élevée/Inflexible | Empêche la déflexion mécanique et assure une pression continue |
| Mécanisme | Déformation plastique | Motive les changements microstructuraux et l'affinement du grain |
| Impact sur le processus | Élimination des contraintes | Prévient la déformation, la fissuration et améliore l'intégrité structurelle |
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Références
- Francisco Werley Cipriano Farias, J.P. Oliveira. Directed energy deposition + mechanical interlayer deformation additive manufacturing: a state-of-the-art literature review. DOI: 10.1007/s00170-024-13126-5
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