적층 제조 금속의 구성 모델링 및 가공 거동

금속 용융 필라멘트 적층 제조(MFFF)는 금속 부품 생산을 위한 비용 효율적이고 안전한 적층 제조 방식으로 주목받고 있습니다. 그러나 소결된 MFFF 부품은 기능적 응용을 위한 표면 조도와 치수 정확도를 달성하기 위해 후처리 가공이 필요한 경우가 많습니다. MFFF 공정의 고유한 층별 증착 방식은 이방성 미세 구조와 결함 프로파일을 유발하여 재료 제거 메커니즘을 근본적으로 변화시킵니다. 특히 래스터 방향이 절삭력과 칩 형성(chip formation)에 미치는 영향 등 MFFF 금속의 가공 거동은 아직 충분히 이해되지 않고 있습니다. 본 연구는 0°, ±45°, 90°의 래스터 방향에 따른 MFFF 방식으로 생산된 17-4 PH 및 316L 스테인리스강의 동적 재료 반응과 가공성을 조사했습니다. 준정적 인장 시험, 고변형률 Split Hopkinson 압력 바 실험, 직교 절삭 시험을 포함하는 통합 프레임워크를 사용하여 Johnson-Cook(J-C) 매개변수를 도출했습니다. 자원 집약적인 동적 시험에 대한 의존도를 줄이기 위해, 준정적 시험 및 직교 절삭 실험으로부터 J-C 상수를 추정하는 역 매개변수 식별 접근법이 사용되었습니다. 보정된 모델은 Oxley의 가공 이론과 결합되어 절삭력을 예측했으며, 이는 실험 측정값과 비교하여 검증되었습니다. 주사전자현미경(SEM) 분석은 재료 저항과 칩 형성이 내부 불연속성 및 층간 결합과 관련이 있음을 밝혀냈습니다. 이는 MFFF 부품의 예측 모델링을 위한 기반을 마련했습니다. 이 연구는 MFFF 금속의 가공 거동에 대한 이해를 심화하고, 효율적인 가공 전략 개발 및 고성능 MFFF 부품 설계를 위한 중요한 통찰력을 제공합니다.