Výzkum vlastností svarových spojů na výrobcích zhotovených metodou SLM

Jiří Bílek

Doctoral thesis

Research of properties of welded joints on products made by SLM method

Abstract:

Bílek, Jiří. Výzkum vlastností svarových spojů na výrobcích zhotovených metodou SLM. Ostrava, 2024. Disertační práce. Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava. Školitel: prof. Ing. Petr Mohyla, Ph.D. Disertační práce je zaměřena na výzkum vlastností a mikrostruktury svarových spojů na vzorcích z materiálu AlSi10Mg, které jsou vyrobeny aditivní technologií SLM. Práce si klade za cíl sjednocení struktury a mechanických vlastností svarového kovu se základním materiálem slitiny ze skupiny siluminů ALSi10Mg. Použitými technologiemi postprocessingu je svařování a následné tepelné zpracování, kdy jsou vyrobené vzorky svařeny za pomocí metody TIG a následně tepelně vytvrzeny při teplotě 535 °C. Zkušební vzorky byly vyrobeny ze slitiny ALSi10Mg metodou SLM a svařeny metodou TIG pomocí přídavného materiálu AlSi12. Jedna skupina vzorků byla vyrobena obdobným způsobem, kdy vzorky byly vytištěny pomocí metody SLM a následně byly zpracovány metodou ECAP, kdy došlo k jejich zhutnění. Následně došlo ke svaření těchto vzorků a poté byly podrobeny tepelnému zpracování. Po následném tepelném zpracování, kdy vzorky byly vytvrzeny při teplotě 535 °C a kdy bylo u těchto vzorků provedeno stárnutí při teplotě 180 °C, proběhlo měření tvrdosti. Z tohoto měření byly vyhotoveny grafy, které vypovídají o vlivu času, po který setrvává materiál na dané teplotě, a následném zvyšování mechanických vlastností. Dále byla na vybraných vzorcích provedena metalografická analýza a skenovací elektronová mikroskopie – SEM. Metalografická zkouška odhalila množství pórů, zejména v oblasti přechodu ze základního materiálu do svarového kovu.

Abstract:

Bílek, Jiří. Research of the properties of weld joints on products made by the SLM method. Ostrava, 2024. Dissertation. University of Mining - Technical University of Ostrava. Instructor: prof. Ing. Petr Mohyla, Ph.D. The dissertation is focused on researching the properties and microstructure of weld joints on samples made of AlSi10Mg material, which are produced by additive SLM technology. The work aims to unify the structure and mechanical properties of the weld metal with the base material of the alloy from the silumin group ALSi10Mg. The post-processing technologies used are welding and subsequent heat treatment, where the manufactured samples are welded using the TIG method and subsequently heat-hardened at a temperature of 535 °C. The test samples were made of ALSi10Mg alloy by SLM method and welded by TIG method using AlSi12 filler material. One group of samples was produced in a similar way, where the samples were printed using the SLM method and then processed using the ECAP method, when they were compacted. Subsequently, these samples were welded and then subjected to heat treatment. After subsequent heat treatment, when the samples were hardened at a temperature of 535 °C and when these samples were aged at a temperature of 180 °C, the hardness was measured. From this measurement, graphs were made that show the effect of the time the material remains at a given temperature and the subsequent increase in mechanical properties. Metallographic analysis and scanning electron microscopy – SEM were also performed on selected samples. The metallographic examination revealed a number of pores, especially in the area of the transition from the base material to the weld metal.

Keywords

AlSi10Mg, SLM, ECAP, svařování TIG, tvrdost, mikrostruktura

Keywords

AlSi10Mg, SLM, ECAP, TIG Welding, Hardness, Microstructure

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 9. 2024

Thesis defence

• Supervisor: Petr Mohyla
• Reader: Libor Beneš, Marek Pagáč, Antonín Kříž

VSB – Technical University of Ostrava

Fakulta strojní

Doctoral programme / field:
Strojní inženýrství / Strojírenská technologie