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Vortrag

Bewertung der prozessabhängigen Werkstoffeigenschaften von additiv gefertigtem AlSi10Mg unter statischer und niederzyklischer Ermüdungsbeanspruchung

Mittwoch (25.04.2018)
14:10 - 14:30 Uhr Raum 0.226
Bestandteil von:


Das pulverbettbasierte selektive Lasersintern von Metallen steht am Beginn einer großen Entwicklung hin zu vielfältigen Anwendungen in einem breiten Spektrum von Industriezweigen. Technologietreiber sind die Medizintechnik und Luftfahrtindustrie aber auch andere Industriezweige zeigen großes Interesse an der Anwendung. Zwar sind die Anlagen der verschiedenen Systemanbieter technologisch ähnlich, jedoch sind Parametersätze für Laserleistung, Laserfokus und sonstige Belichtungsparameter, wie Scanstrategien und die aufgetragenen Schichtstärken sehr unterschiedlich bzw. können vom Benutzer frei gewählt werden. Gerade bei aushärtbaren Werkstoffen wie AlSi10Mg variieren die mechanischen Werkstoff- und Bauteileigenschaften lokal dementsprechend. Um hochbelastete, generativ gefertigte Produkte mit optimalen Eigenschaften auslegen und vermarkten zu können, müssen die Hersteller bzw. Komponentenbetreiber die Zusammenhänge zwischen Prozessführung und den resultierenden, mikrostrukturabhängigen Werkstoffeigenschaften verstehen. Ziel der Untersuchungen ist es, die Zusammenhänge zwischen der prozessabhängigen Mikro- bzw. Defektstruktur und den statischen bzw. niederzyklischen Lebensdauereigenschaften einer AlSi10Mg Legierung zu verstehen und bewerten zu können.

Hierzu werden systematische mechanische Versuche an fünf Werkstoffzuständen mit unterschiedlicher Pulverschichtdicke, Wärmebehandlung, Aufbaurichtung und Oberflächengüte durchgeführt und mit detaillierten metallo- und fraktographischen Befunden begleitet. Es kann gezeigt werden, dass das Verfestigungsverhalten maßgeblich von der Wärmebehandlung abhängt. Eine T6-Wärmebehandlung mit Lösungsglühung und Auslagerung verändert die Mikrostruktur deutlich im Vergleich zum Ausgangszustand, was sich im Wesentlichen in einem veränderten Verfestigungsverhalten äußert. Als Ursache konnte die Vergröberung der eutektischen Bereiche ausgemacht werden, die im Ausgangszustand feine, zusammenhängende Zellstrukturen bilden. Eine Spannungsarmglühung beeinflusst die Anfangsfließgrenze massiv. Anhand von niederzyklischen Ermüdungsversuchen wird gezeigt, dass durch die Prozessführung und Wärmebehandlung Ermüdungseigenschaften erzeugt werden können, die im Bereich der vergleichbarer Gusswerkstoffe liegen. Eine unbearbeitete Oberfläche führt in allen Fällen zu einer Lebensdauerreduktion.

 

Sprecher/Referent:
Carl Fischer
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Christoph Schweizer
    Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM