우수한 생산성을 갖는 Ti-6Al-4V 합금 적층 조형물 제조방법 및 이를 이용한 Ti-6Al-4V 합금 적층 조형물
Manufacturing method for Ti-6Al-4V alloy multilayer shaped structure and Ti-6Al-4V alloy multilayer shaped structure thereof
특허 요약
본 발명은 기계적 특성은 우수하지만 생산성이 낮아 시장 경쟁력이 떨어지는 적층 소재의 단점을 보완할 수 있는 Ti-6Al-4V 합금 적층 조형물을 제조하는 방법 및 이를 이용한 Ti-6Al-4V 합금 적층 조형물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 Ti-6Al-4V 합금 적층 조형물 제조방법은, 레이저 분말소결방식(Laser Powder Bed Fusion, L-PBF) 을 이용한 적층 가공 방법에 있어서, 가스분사법으로 제조된 Ti-6Al-4V 합금분말을 제공하는 제1단계; 레이저 분말소결방식을 위한 공정변수를 설정하는 제2단계; 상기 합금분말을 공급하는 제3단계; 조형광원을 선택적으로 조사하여 상기 합금분말을 용융시키는 제4단계; 상기 용융된 합금분말을 냉각 및 고화함으로써 상기 Ti-6Al-4V 소재의 하나의 레이어를 형성하는 제5단계; 상기 Ti-6Al-4V 소재의 입체 조형물이 완성될 때까지 상기 제3단계 내지 제5단계를 반복하여 적층하는 6단계; 를 포함하여 이루어지고, 상기 제4단계의 공정변수는 240 내지 350 W의 레이저 전력 및 1,200 내지 1,800 mm/s의 스캔속도로 설정하는 것을 특징으로 한다.
청구항
번호청구항
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레이저 분말소결방식(Laser Powder Bed Fusion, L-PBF) 을 이용한 적층 가공 방법에 있어서,가스분사법으로 제조된 Ti-6Al-4V 합금분말을 제공하는 제1단계;레이저 분말소결을 위한 공정변수를 설정하는 제2단계;상기 합금분말을 공급하는 제3단계;조형광원을 선택적으로 조사하여 상기 합금분말을 용융시키는 제4단계;상기 용융된 합금분말을 냉각 및 고화하면서, 상기 Ti-6Al-4V 소재의 하나의 레이어를 형성하는 제5단계;상기 Ti-6Al-4V 소재의 입체 조형물이 완성될 때까지 상기 제3단계 내지 제5단계를 반복하여 적층하는 6단계; 를 포함하여 이루어지고,상기 제1단계에서 Ti-6Al-4V 합금분말은 30 내지 50 ㎛의 입도로 제조하고,상기 제2단계의 공정변수는 240 내지 350 W의 레이저 전력 및 1,200 내지 1,800 mm/s의 스캔속도로 설정하고, 레이저가 이동하는 레이저 스캔 경로 사이의 간격인 해칭 공간(hatching space)을 50 내지 100 ㎛이고, 레이어 두께(layer thickness)를 20 내지 40 ㎛로 설정하고,상기 제5단계에서 냉각은 720 ℃에서 2 시간 동안 수행하고 아르곤(Ar) 가스 분위기에서 상온에서 고화되면서 상기 레이어를 형성하는 것을 특징으로 하는 Ti-6Al-4V 합금 적층 조형물 제조방법.

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상기 제1항에 의한 레이저 분말소결방식(Laser Powder Bed Fusion, L-PBF) 을 이용한 적층 가공 방법에 의해 제조하되,240 내지 350 W의 레이저 전력 및 1,200 내지 1,800 mm/s의 스캔속도로 제어하고,레이저가 이동하는 레이저 스캔 경로 사이의 간격인 해칭 공간(hatching space)을 50 내지 100 ㎛로 제어되고,적층 시 하나의 레이어 두께(layer thickness)는 20 내지 40 ㎛이고,항복강도가 1,000 내지 1,100 MPa 이고,인장강도가 1,100 내지 1,200 MPa 이며,연신율이 6% 이상으로 제조하되,Ti-6Al-4V 합금분말은 30 내지 50 ㎛의 입도로 제조되는 것을 특징으로 하는 Ti-6Al-4V 합금 적층 조형물.

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