Abstract Nickel-base alloy CM247LC is particularly sensitive for weld-cracking during powder-bed fusion, caused by an inappropriate laser spot diameter due to focus shifting. In this paper, the influence of a 4 mm focus shift on the melt pool geometry, intensity, relative Archimedean density, crack density, microstructure and texture is investigated, by using two different calibration procedures for the laser system. The hot calibration method is a procedure to overcome the thermally induced focus shift of 4 mm by setting the focus plane 4 mm below the build plane. After heating up to the operating temperature of the laser system by scanning two times an area of 10 x 10 mm2, a stable focus diameter in the build plane is guaranteed. This procedure enables fully dense and crack-free CM247LC samples. Due to deeper melt pools, realized by higher intensity and a reduced laser beam diameter in the focus plane, the cracks in the layers below are re-molten and crack healing occurs. Between the cold and hot calibration procedure, the crack-density has been reduced relatively more than 98-times. Therefore, the laser beam diameter has been identified as an essential SLM parameter for healing hot cracks. Samples, which are manufactured with the hot calibrated system, indicate a stronger texture parallel to the build direction, compared to the cold calibrated one. Furthermore, Archimedean density, the lack of bonding and the porosity have been analyzed with varying laser scan speeds for the thermal steady state system. The increased Archimedean density correlates well with the decreased lack of bonding and porosity.

中文翻译：

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焦点偏移分析，制造致密且无裂纹的 SLM 处理的 CM247LC 样品

摘要 镍基合金 CM247LC 对粉末床熔合过程中的焊缝裂纹特别敏感，这是由于焦点偏移导致激光光斑直径不合适造成的。在本文中，通过对激光系统使用两种不同的校准程序，研究了 4 mm 焦点偏移对熔池几何形状、强度、相对阿基米德密度、裂纹密度、微观结构和纹理的影响。热校准方法是通过将焦平面设置在构建平面下方 4 毫米处来克服 4 毫米的热诱导焦点偏移的过程。通过对 10 x 10 mm2 的区域进行两次扫描，加热到激光系统的工作温度后，可以保证构建平面中的稳定焦点直径。此程序可实现完全致密且无裂纹的 CM247LC 样品。由于熔池较深，通过焦平面中更高的强度和减小的激光束直径实现，下面层中的裂纹重新熔化并发生裂纹愈合。在冷热校准过程中，裂纹密度相对降低了 98 倍以上。因此，激光束直径已被确定为修复热裂纹的基本 SLM 参数。与冷校准的样品相比，使用热校准系统制造的样品表明平行于构建方向的纹理更强。此外，阿基米德密度、缺乏键合和孔隙率已经用热稳态系统的不同激光扫描速度进行了分析。增加的阿基米德密度与减少的缺乏键合和孔隙率密切相关。下面层中的裂缝重新熔化并发生裂缝愈合。在冷热校准过程中，裂纹密度相对降低了 98 倍以上。因此，激光束直径已被确定为修复热裂纹的基本 SLM 参数。与冷校准的样品相比，使用热校准系统制造的样品表明平行于构建方向的纹理更强。此外，阿基米德密度、缺乏键合和孔隙率已经用热稳态系统的不同激光扫描速度进行了分析。增加的阿基米德密度与减少的缺乏键合和孔隙率密切相关。下面层中的裂缝重新熔化并发生裂缝愈合。在冷热校准过程中，裂纹密度相对降低了 98 倍以上。因此，激光束直径已被确定为修复热裂纹的基本 SLM 参数。与冷校准的样品相比，使用热校准系统制造的样品表明平行于构建方向的纹理更强。此外，阿基米德密度、缺乏键合和孔隙率已经用热稳态系统的不同激光扫描速度进行了分析。增加的阿基米德密度与减少的缺乏键合和孔隙率密切相关。裂纹密度相对降低了98倍以上。因此，激光束直径已被确定为修复热裂纹的基本 SLM 参数。与冷校准的样品相比，使用热校准系统制造的样品表明平行于构建方向的纹理更强。此外，阿基米德密度、缺乏键合和孔隙率已经用热稳态系统的不同激光扫描速度进行了分析。增加的阿基米德密度与减少的缺乏键合和孔隙率密切相关。裂纹密度相对降低了98倍以上。因此，激光束直径已被确定为修复热裂纹的基本 SLM 参数。与冷校准的样品相比，使用热校准系统制造的样品表明平行于构建方向的纹理更强。此外，阿基米德密度、缺乏键合和孔隙率已经用热稳态系统的不同激光扫描速度进行了分析。增加的阿基米德密度与减少的缺乏键合和孔隙率密切相关。与冷校准的相比。此外，阿基米德密度、缺乏键合和孔隙率已经用热稳态系统的不同激光扫描速度进行了分析。增加的阿基米德密度与减少的缺乏键合和孔隙率密切相关。与冷校准的相比。此外，阿基米德密度、缺乏键合和孔隙率已经用热稳态系统的不同激光扫描速度进行了分析。增加的阿基米德密度与减少的缺乏键合和孔隙率密切相关。