Influence of laser beam shaping on the cracking behavior of tungsten at single weld lines
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Stoll, Thomas; Schmitt, Maximilian; Lohr, Lukas; Lürbke, Robert; Müller, Alexander v.; Pinomaa, Tatu; Grünewald, Jonas; Laukkanen, Anssi; Wudy, Katrin; Neu, Rudolf
Abstrakti:
<p>In the state of-the art, Tungsten (W) as a crack prone material in laser processing is being investigated with different approaches that influence the cooling behavior and thermomechanical conditions during processing. Investigations in the present paper analyze the application of laser beam shaping and, therefore, the adjustment and homogenization of the laser intensity input at single weld lines on pure tungsten sheets. Additionally, the laser beam size in the processing zone is varied by a factor of max. 1.9. Experiments show that the reduction of the peak laser intensities, in the range of 9,120–9,600 kW/cm<sup>2</sup> at ring-shaped beam profiles, compared to laser intensities in the region of maximal 47,200 kW/cm<sup>2</sup> at Gaussian beam profiles result in a significant crack reduction and crack avoidance. Also contributing to the crack reduction is the emerging equiaxed solidification morphology in the fusion zone at applied ring-shaped beam profiles and at the enlargement of the Gaussian beam profile. Resulting lower laser intensities at larger beam profiles at a magnification factor of 1.9 at the ring-shaped beam profile and the Gaussian beam profile show, besides the crack avoidance, a high potential for a process speed enhancement at Powder Bed Fusion of Metals using a laser-based system (PBF-LB/M) in future applications. Therefore, concerning the melt pool geometry and the emerging microstructure, the Gaussian and ring-shaped beam profile at a comparable beam diameter show similar results. Due to the severe enlargement of the melt pool width at a decent penetration depth at aspect ratios d/w < 0.5 in the conduction welding regime, adapted beam profiles can, therefore, drastically influence the cooling behavior with reduced cracking as well as enhance the process speed and eliminate process faults like keyhole porosity.</p>
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli:
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Volyymi
125
Artikkelinumero
106864
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
1
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Ei
Muut tiedot
Tieteenalat
Kone- ja valmistustekniikka; Materiaalitekniikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Tunnistettu aihe
[object Object]
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1016/j.ijrmhm.2024.106864
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä