< Terug naar vorige pagina

Project

Spannings-gebaseerd vermoeiingsgedrag van metaalcomponenten geproduceerd via selectief laser smelten: invloeden van procescondities en nabewerkingen

Laser Powder Bed Fusion (LPBF) of selectief laser smelten is een van de meest populaire additieve productietechnologieën voor metalen waarmee complex gevormde ontwerpen geproduceerd kunnen worden. Om LPBF-verwerkte componenten te kunnen gebruiken in functionele toepassingen, moet hun vermoeiingsgedrag op lange termijn gevalideerd worden. Dit werk onderzoekt het vermoeiingsgedrag van metaalonderdelen geproduceerd door LPBF. Meer specifiek wordt de invloed van verschillende procescondities zoals warmtebehandelingen, oppervlaktebehandelingen en bouworiëntaties op het vermoeiingsgedrag geanalyseerd.

Deze studie is uitgevoerd op geminiaturiseerde vermoeiingsmonsters in drie materialen: 316L roestvrij staal, 18Ni300 maraging staal en Ti6Al4V. Een spannings-gebaseerd vermoeiingstest met constante amplitude is uitgevoerd voor elk materiaal met verschillende procescondities en gerelateerd aan de factoren die het vermoeiingsgedrag beïnvloeden. De resultaten tonen aan dat de toestand van het oppervlak een aanzienlijke invloed heeft op het vermoeiingsgedrag van alle drie materialen. Een fijne oppervlakteafwerking door een geschikte oppervlaktebehandeling verdient de voorkeur om de hoogste vermoeiingsprestatie te bereiken. Een fijne zoals-geproduceerde / stressverlichte cellulaire microstructuur in 316L, stressverlichte ‘basketweave’ microstructuur in Ti6Al4V en veroudering-warmtebehandelde microstructuur in maraging staal resulteren in de hoogste vermoeiingsprestatie van de respectievelijke materialen. De unieke microstructuur verkregen na LPBF, die aanzienlijk verschilt van die van conventioneel vervaardigde materialen, kan afgesteld worden om een superieure weerstand tegen vermoeiing te bereiken. Met geschikte combinaties van procescondities wordt gedemonstreerd voor alle drie materialen (316L, 18Ni300 en Ti6Al4V) dat de vermoeiingsprestatie die bereikt werd in dit werk die van conventioneel vervaardigde monsters benadert of zelfs overtreft.

Als volgende stap is het waargenomen vermoeiingsgedrag in geminiaturiseerde monsters in verband gebracht met dat van een component voor een eindgebruikstoepassing. Lagedruk stoomturbinebladen werden gebouwd door LPBF, vervolgens onderworpen aan twee verschillende combinaties van nabewerkingen en getest voor vermoeiingseigenschappen. De resulterende vergelijkende studie gaf aan dat een nauwkeurige vastlegging van de beïnvloedende factoren nodig is om de vermoeiingsresultaten van laboratoriummonsters op te schalen naar eindgebruikscomponenten in het veld.

Datum:2 mei 2017 →  4 jun 2021
Trefwoorden:3D printen, metaal, vermoeiing
Disciplines:Productietechnieken, Andere mechanische en productie ingenieurswetenschappen, Productontwikkeling, Ontwerptheorieën en -methoden, Mechanica, Controlesystemen, robotica en automatisatie, Mechatronica en robotica, Computertheorie
Project type:PhD project