En tant que technique de production récente, la fabrication additive présente de nouveaux défis pour les matérialographes professionnels. Rédigé en collaboration avec le Danish Technological Institute (DTI), ce document détaille des méthodes éprouvées de préparation rapide et précise de pièces fabriquées par additif pour l’analyse matérialographique.
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La norme ISO/ASTM 52 900:2017 définit sept principaux types de processus de fabrication additive. Cette note d’application se concentre sur les pièces fabriquées à l’aide d’une technique spécifique : Fusion laser sur lit de poudre (Laser Powder Bed Fusion ou L-PBF).
Le processus L-PBF
Une fine poudre métallique de particules sphériques (15-60 μm de diamètre) est répartie uniformément sur une plateforme de base. Un laser scanne la poudre, la chauffe et la soude ensemble et jusqu’aux couches en dessous. Cela se répète jusqu’à ce que le composant final soit terminé.
Décompression
Au terme du processus de fabrication, les pièces sont souvent libérées sous environnement gazeux protégé durant plusieurs heures. Dans le cas contraire, certains matériaux et géométries se fissurent ou se déforment lorsqu’ils sont découpés de la plaque de construction.
Traitement thermique:
La pièce finie présente une microstructure très fine qui a refroidi rapidement, ce qui se traduit généralement par une résistance élevée et une faible ductilité. Un traitement thermique peut être utilisé pour adapter la pièce à des propriétés mécaniques spécifiques ou augmenter la résistance à la corrosion.
Plusieurs paramètres du processus de fabrication affectent la qualité et les caractéristiques des matériaux.
Pour plus d’informations, consultez la note d’application complète.
Figure 9. Poudre d’acier métallique mélangée dans l’équipement FixiForm avec CaldoFix-2 (à gauche). Polissage et attaque avec réactif d’attaque de Klemm modifié (à droite). Fond clair.
Figure 10. Tranche transversale à travers un enrobage avec poudre AlSiMg10 dans l’EpoFix, avec réenrobage. Échantillon poli avec distribution, taille et forme microscopiques des matériaux de la poudre (illustration ci-dessous).
Figure 11. Plaque de poudre métallique enrichie de PolyFast, pressée dans CitoPress, collée temporairement sur l’échantillon factice MultiFast (à gauche). Plaque collée sur un bloc de support en métal (au milieu) pour examen ultérieur par microscope électronique à balayage. Image microscopique de particules de poudre en acier dans l’équipement PolyFast (à droite). Fond clair.
Tableau 2. Méthodes de préparation de prépolissage et de polissage pour échantillons de titane de 30 mm sans extraction de l'enrobage de son moule.
Voir la note d’application complète pour des descriptions détaillées et des méthodes éprouvées de polissage, d’électropolissage et d’attaque d’échantillons fabriqués avec de l’additif au titane.
Figure 14. Échantillon de titane avec polissage final et pores. Polissage sur drap MD-Chem avec OP-S NonDry et additif, avec contraste de polarisation.
Figure 15. Alliages de titane Préparation électrolytique avec A3, en fonc clair sans enrobage. Fond clair.
Figure 16. Alliages de titane Alliage en titane par polissage électrolytique et attaque chimique avec réactif de Fuss. Fond clair.
Tableau 3. Méthode de prépolissage et de polissage pour échantillons d’aluminium de 30 mm sans extraction de l'enrobage de son moule
Pour des informations et une méthodologie plus détaillées, consultez la note d’application complète.
Figure 18. Différents alliages d’aluminium après attaque par réactif de Barker en fond clair (à gauche) et contraste interférentiel, DIC, (à droite).
Figure 19. Surface avec polissage fin d’alliage d’aluminium. Polissage avec MD-Chem et OP-S. Contraste interférentiel, DIC, non attaqué.
Figure 21. Vue d’ensemble d'un alliage d’aluminium, attaque avec réactif de Barker (à gauche). Vue détaillée de l’alliage d’aluminium, avec précipitation à fort grossissement (à droite). Fond clair.
Tableau 4. Méthode de prépolissage et de polissage pour échantillons d’acier inoxydable de 30 mm sans extraction de l'enrobage de son moule
Pour des informations et une méthodologie plus détaillées, y compris la préparation d’échantillons pour l’évaluation de la porosité, voir la note d’application complète.
Figure 24. Acier austénitique après polissage avec OP-S sur MD-Chem. Structure visible sans attaque chimique. Contraste interférentiel, DIC.
Figure 25. Inconel 718, attaque avec réactif d’Adler. Fond clair.
Tableau 5. Méthode de prépolissage et de polissage pour échantillons d’acier à outils de 30 mm sans extraction de l'enrobage de son moule
Consultez la note d’application complète pour obtenir des informations et une méthodologie plus détaillées.
Le recours à des colorants fluorescents nécessite une fonctionnalité spéciale au microscope.
Pour plus d’informations, consultez la note d’application plus détaillée.
Figure 28. Remplissage d’une fissure dans un alliage d’aluminium avec de la résine fluorescente (à gauche). Porosité ouverte dans l’acier austénitique (à droite).
Figure 29. Contamination de particule de poudre AlSi dans l’échantillon CuCrZr1. Fond clair.
Toutes les images sont de Ólafur Ólafsson, spécialiste application, Danemark.
Pour des informations spécifiques sur la préparation métallographique de la fabrication additive :
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