2025/02/07
Thermo-microstructural-mechanical modeling of the effect of wire diameters on single-bead Ti-6Al-4V wall deposits by laser wire deposition
Zhang, Q.; Chekir, N.; Brochu, M. (2024). Thermo-microstructural-mechanical modeling of the effect of wire diameters on single-bead Ti-6Al-4V wall deposits by laser wire deposition. Journal of Alloys and Metallurgical Systems, vol. 8, (2024), 100134.
Six dépôts de Ti-6Al-4V présentant deux géométries, permettant d’extraire des éprouvettes de traction selon la direction de fabrication (Z) et la direction de déplacement (X), ont été réalisés par dépôt laser avec fil (LWD) en utilisant des fils de différents diamètres. Des profils de paroi incohérents ont été observés pour les dépôts réalisés avec des fils de 1,1 mm et 1,6 mm de diamètre, en raison de la taille inhomogène du bain de fusion générée lors du processus de dépôt, ce qui indique une histoire thermique instable. Il a été constaté qu’une augmentation du diamètre du fil entraînait une augmentation de l’apport thermique, produisant des grains plus grossiers et une diminution de la résistance mécanique. L’analyse fractographique a révélé une plus grande quantité de défauts sur les surfaces de rupture des dépôts fabriqués avec des fils de plus grand diamètre, ce qui a affaibli leurs propriétés en traction. Les joints de grains en phase α ainsi que les colonies de phase α environnantes ont facilité la propagation des fissures et entraîné une rupture précoce. Cette étude propose également une plateforme basée sur des techniques de modélisation permettant de contrôler les vitesses de refroidissement, la microstructure (fractions de phase α/β et largeur des lamelles α) et la limite d’élasticité du Ti-6Al-4V fabriqué par LWD. L’exactitude de tous les modèles a été validée par comparaison avec des données expérimentales.