Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.7
no.4
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pp.128-134
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2008
Models of the deposition heights in the uncontrolled laser aided direct metal deposition process are constructed for the enhancement of the process integrity. Linear and non-linear statistical models as well as fuzzy model are utilized as the modeling methods. The predictability of the models are evaluated with the values of the sum of square error. The algorithm to use the models in the feedback controlled system is suggested to increase the deposition height accuracy within a layer.
Direct metal ion beam deposition is considered to be a whole new thin film deposition technique. Unlike other conventional thin film deposition processes, the individual deposition particles carry its own ion beam energies which are directly coupled for the formation of this films. Due to the nature of ion beams, the energies can be controlled precisely and eventually can be tuned for optimizing the process. SKION's negative C- ion beam source is used to investigate the initial nucleation mechanism and growth. Strong C- ion beam energy dependence has been observed. Complete phase control of sp3 and sp3, control of the C/SiC/Si interface layer, control of crystalline and amorphous mode growth, and optimization of the physical properties for corresponding applications can be achieved.
BYUNGJOO CHOI;IN-SIK CHO;DO-HYUN JUNG;MOON G. LEE;YONGHO JEON
Archives of Metallurgy and Materials
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v.64
no.3
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pp.841-844
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2019
Poppet valves made from high-frequency heat-treated SUH3 steel have insufficient durability, and scratches appear on the valve face in prolonged use. It is necessary to develop surface treatment technology with excellent durability to prevent the deterioration of engine performance. Therefore, a surface treatment technology with higher abrasion resistance than existing processes was developed by direct metal deposition to the face where the cylinder and valve are closed. In this study, heat pretreatment and deposition tests were performed on three materials to find suitable powders. In the performance evaluation, the hardness, friction coefficient, and wear rate were measured. Direct metal deposition using Inconel 738 and Stellite 6 powders without heat pretreatment were experimentally verified to have excellent durability.
AlSi12 is a heat-resistant aluminum alloy that is lightweight, corrosion-resistant, machinable and attracting attention as a functional material in aerospace and automotive industries. For that reason, AlSi12 powder has been used for high performance parts through 3D printing technology. The purpose of this study is to observe deposition characteristics of AlSi12 powder in a direct energy deposition (DED) process (one of the metal 3D printing technologies). In this study, deposition characteristics were investigated according to various process parameters such as laser power, powder feed rate, scan speed, and slicing layer thickness. In the single track deposition experiment, an irregular bead shape and balling or humping of molten metal were formed below a laser power of 1,000 W, and the good-shaped bead was obtained at 1.0 g/min powder feed rate. Similar results were observed in multi-layer deposition. Observation of deposited height after multi-layer deposition revealed that over-deposition occurred at all conditions. To prevent over-deposition, slicing layer thickness was experimentally determined at given conditions. From these results, this study presented practical conditions for good surface quality and accurate geometry of deposits.
As a promising and novel manufacturing technology, laser aided direct metal deposition (DMD) process produces near-net-shape functional metal parts directly from 3-D CAD models by repeating laser cladding layer by layer. The key of the build-up mechanism is the effective control of powder delivery and laser power to be irradiated into the melt-pool. A feedback control system using two sets of optical height sensors is designed for monitoring the melt-pool and real-time control of deposition dimension. With the feedback height control system, the dimensions of part can be controlled within designed tolerance maintaining real time control of each layer thickness. Clad nugget shapes reveal that the feedback control can affect the nugget size and morphology of microstructure. The pore/void level can be controlled by utilizing pulsed-mode laser and proper design of deposition tool-path. With the present configuration of the control system, it is believed that more innovation of the DMD process is possible to the deposition of layers in 3-D slice.
Molybdenum (Mo) is used to form a barrier layer for metal wiring in displays or semiconductor devices. Recently, researches have been continuously attempted to fabricate Mo sputtering targets through additive manufacturing. In this study, spherical Mo powders with an average particle size of about 37 um were manufactured by electrode induction melting gas atomization. Subsequently, Mo layer with a thickness of 0.25 mm was formed by direct energy deposition in which the scan speed was set as a variable. According to the change of the scan speed, pores or cracks were found in the Mo deposition layer. Mo layer deposited with scan speed of 600 mm/min has the hardness value of 324 Hv with a porosity of approximately 2%. We demonstrated that Mo layers with higher relative density and hardness can be formed with less effort through direct energy deposition compared to the conventional powder metallurgy.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2004.10a
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pp.327-330
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2004
Laser aided direct metal deposition (LADMD) process offers the ability to make a metal component directly from 3-D CAD dimensions. A 3-D object can be formed by repeating laser cladding layer by layer. The key of the build-up mechanism is the effective control of powder delivery and laser power to be irradiated into the melt-pool. A feedback control system using optical sensors is introduced to control laser power and powder mass flow rate. Using H13 tool steel and $CO_2$ laser system, comprehensive analysis are executed to test the efficiency of the system. In addition, the dimensional characteristics of directed deposited material are investigated with the parameters of deposition thickness, laser power, traverse speed and powder mass flow rate.
Proceedings of the Korean Powder Metallurgy Institute Conference
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2006.09a
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pp.521-522
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2006
Laser additive direct deposition of metals is a new rapid manufacturing technology, which combines with computer aided design, laser cladding and rapid prototyping. The advanced technology can build fully-dense metal components directly from CAD files with neither mould nor tool. Based on the theory of this technology, a promising rapid manufacturing system called "Laser Metal Deposition Shaping (LMDS)" is being developed significantly. The microstructure and mechanical properties of the LMDS-formed samples are tested and analyzed synthetically. As a result, significant processing flexibility with the LMDS system over conventional processing capabilities is recognized, with potentially lower production cost, higher quality components, and shorter lead time.
Direct energy deposition (DED) is an additive manufacturing technique that involves the melting of metal powder with a high-powered laser beam and is used to build a variety of components. In recent year, it can be widely used in order to produce hard, wear resistant and/or corrosion resistant surface layers of metallic mechanical parts, such as dies and molds. For the purpose of the hardfacing to achieve high wear resistance and hardness, application of high speed steel (HSS) can be expected to improve the tool life. During the DED process using the high-carbon steel, however, defects (delamination or cracking) can be induced by rapid solidification of the molten powder. Thus, substrate preheating is generally adopted to reduce the deposition defect. While the substrate preheating ensures defect-free deposition, it is important to select the optimal preheating temperature since it also affects the microstructure evolution and mechanical properties. In this study, AISI M4 powder was deposited on the AISI 1045 substrate preheated at different temperatures (room temperature to $500^{\circ}C$). In addition, the micro-hardness distribution, cooling rates, and microstructures of the deposited layers were investigated in order to observe the influence of the substrate preheating on the mechanical and metallurgical properties.
Direct energy deposition (DED) is a three-dimensional (3D) deposition technique that uses metallic powder; it is a multi-bead, multi-layered deposition technique. This study investigates the dependence of the defects of the 3D deposition and the process parameters of the DED technique as well as deposition characteristics and the hardness properties of the deposited material. In this study, high-thermal-conductivity steel (HTCS-150) was deposited onto a JIS SKD61 substrate. In single bead deposition experiments, the height and width of the single bead became bigger with increasing the laser power. The powder feeding rate affected only the height, which increased as the powder feeding rate rose. The scanning speed inversely affected the height, unlike the powder feeding rate. The multi-layered deposition was characterized by pores, a lack of fusion, pores formed by evaporated gas, and pores formed by non-molten metal inside the deposited material. The porosity was quantitatively measured in cross-sections of the depositions, revealing that the lack of fusion tended to increase as the laser power decreased; however, the powder feeding rate and overlap width increased. The pores formed by evaporated gas and non-molten metal tended to increase with rising the laser power and powder feeding rate; however, the overlap width decreased. Finally, measurement of the hardness of the deposited material at 25℃, 300℃, and 600℃ revealed that it had a higher hardness than the conventional annealed SKD61.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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