Análisis exhaustivo de la microestructura y las propiedades mecánicas, operativas y tecnológicas del acero inoxidable austenítico AISI 321 en la fabricación libre de electrones
Autores: Panin, Sergey V.; Qi, Mengxu; Stepanov, Dmitry Yu.; Burkov, Mikhail V.; Rubtsov, Valery E.; Kushnarev, Yury V.; Litovchenko, Igor Yu.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis exhaustivo de la microestructura y las propiedades mecánicas, operativas y tecnológicas del acero inoxidable austenítico AISI 321 en la fabricación libre de electrones
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Estudio
Fabricación aditiva por haz de electrones en 3D
Parámetros de fresado
Propiedades mecánicas
Tasa de corrosión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
El objetivo de este estudio fue investigar la microestructura y las características mecánicas y operativas de paredes gruesas y delgadas construidas en 3D mediante fabricación aditiva por haz de electrones (EBAM). Además, se optimizaron los parámetros de fresado (velocidad de rotación, avance y ancho de corte) basándose en evaluaciones simultáneas de la rugosidad en las superficies mecanizadas y los valores de tasa de eliminación de material. Las dimensiones de las paredes no ejercieron un efecto notable en sus composiciones químicas, en comparación con los alambres originales utilizados para la impresión 3D. En comparación, las características de resistencia del acero forjado (placa laminada en frío) fueron superiores debido a granos más finos, con un mayor contenido de ferrita y densidad de dislocaciones. En el proceso de construcción en 3D, múltiples ciclos térmicos dieron lugar a la formación de granos columnares alargados, reduciendo las características de resistencia. La tasa de corrosión del acero forjado fue casi el doble que la de los blanks impresos en 3D debido al mayor contenido de ferrita y gemelos. Al evaluar la maquinabilidad de los blanks construidos con EBAM utilizando la máquina de fresado estacionaria, las fuerzas de corte fueron comparables debido a propiedades mecánicas similares (incluida la microdureza). Para mejorar los valores de tasa de eliminación y reducir las fuerzas de corte, se recomienda aumentar las velocidades de corte sin incrementar los avances. Para la máquina de fresado semi-industrial, se aplicaron modelos de regresión lineal múltiple y redes neuronales no lineales. Se propuso un enfoque integrado que determinó de manera racional tanto los parámetros de fabricación aditiva como los de post-procesamiento, basándose en una combinación de evaluación expresa y análisis de las características mecánicas, operativas y tecnológicas de los productos construidos dentro de un único complejo de laboratorio.
Descripción
El objetivo de este estudio fue investigar la microestructura y las características mecánicas y operativas de paredes gruesas y delgadas construidas en 3D mediante fabricación aditiva por haz de electrones (EBAM). Además, se optimizaron los parámetros de fresado (velocidad de rotación, avance y ancho de corte) basándose en evaluaciones simultáneas de la rugosidad en las superficies mecanizadas y los valores de tasa de eliminación de material. Las dimensiones de las paredes no ejercieron un efecto notable en sus composiciones químicas, en comparación con los alambres originales utilizados para la impresión 3D. En comparación, las características de resistencia del acero forjado (placa laminada en frío) fueron superiores debido a granos más finos, con un mayor contenido de ferrita y densidad de dislocaciones. En el proceso de construcción en 3D, múltiples ciclos térmicos dieron lugar a la formación de granos columnares alargados, reduciendo las características de resistencia. La tasa de corrosión del acero forjado fue casi el doble que la de los blanks impresos en 3D debido al mayor contenido de ferrita y gemelos. Al evaluar la maquinabilidad de los blanks construidos con EBAM utilizando la máquina de fresado estacionaria, las fuerzas de corte fueron comparables debido a propiedades mecánicas similares (incluida la microdureza). Para mejorar los valores de tasa de eliminación y reducir las fuerzas de corte, se recomienda aumentar las velocidades de corte sin incrementar los avances. Para la máquina de fresado semi-industrial, se aplicaron modelos de regresión lineal múltiple y redes neuronales no lineales. Se propuso un enfoque integrado que determinó de manera racional tanto los parámetros de fabricación aditiva como los de post-procesamiento, basándose en una combinación de evaluación expresa y análisis de las características mecánicas, operativas y tecnológicas de los productos construidos dentro de un único complejo de laboratorio.