Synkrotronstudie av sprickor i AM-byggda delar med laser-pulverbäddsfusion
| Diarienummer | |
| Koordinator | SWERIM AB - Material- och Processutveckling |
| Bidrag från Vinnova | 498 000 kronor |
| Projektets löptid | februari 2020 - december 2021 |
| Status | Avslutat |
| Utlysning | Forskningsinfrastrukturer - nyttiggörande och samverkan |
| Ansökningsomgång | Industriella pilotprojekt för användning av neutron- och fotonbaserade tekniker vid storskalig forskningsinfrastruktur – hösten 2019 |
| Slutrapport | 2019-05287_Kanthal.pdf(pdf, 167 kB) (In English) |
Syfte och mål
Porositet är en kritisk fråga vid additiv tillverkning (AM) av metaller. Densiteten för tillverkade komponenter kan varieras genom att justera processparametrarna. I vissa legeringssystem, så som Kanthals ferritiska Fe-Cr-Al stål, ökar emellertid högre densitet sprickbildning. För att Kanthal ska kunna producera komponenter av hög kvalitet är det därför viktigt att förstå varför och när i processkedjan dessa sprickor bildas. Genom att använda synkrotronbaserad XRD och SRµCT var det möjligt att bättre förstå kopplingen mellan porositet, restspänningar och spänningsrelaxation på grund av sprickbildning.
Resultat och förväntade effekter
Tydlig ökning och starkare variation i spänning uppmättes när porositeten minskade medan prover som fortfarande var fästa på byggplattan hade en annan töjningsprofil. Efter avspänningsglödgning fann man en låg och uniform spänningsprofil. Tillsammans med data från SRµCT var det möjligt att bättre förstå sambandet mellan porositet, restspänningar och spänningsrelaxation på grund av sprickbildning. Snabb implementering av denna teknik i industrin för liknande undersökningar är möjlig genom metodologin som utvecklats i projektet.
Upplägg och genomförande
Experimenten utfördes vid Swedish Materials Science (SMS) beamline P21 av strållinjeforskaren Ulrich Lienert vid Petra III i Hamburg, som erbjuder kombinationen av XRD och SRCT. För att undersöka effekten av porositetsnivåer på sprickinitiering och propagering i AM-delar analyserades 3x4x10mm prover med olika porositetsnivåer (från 97,7% till >99,9%) samt avspänningsglödgade prover och prover fortfarande fäst på byggplattan. De sex proverna krävde 8 timmars stråltid för XRD-analysen.