This thesis focuses on the topic of PBF-LB applied to titanium alloys. Of allalloys, an α + β is chosen, named Ti-6Al-4V. The selection of this particular alloy is driven by its current widespread use in many industrial applications where high strength coupled with low density are both desirable properties. For the last 50 years, parts made with this alloy have been cast or forged and then machined to achieve the final geometry. There is now an opportunity totransform this process chain by additive manufacturing, hence reducing material waste and achieving near net shape from powder feedstock. The process is summarised as follows: a laser selectively melts areas on a build plate where powder is pre-placed. Then a successive powder layer is spread and the process is repeated until completion. Upon removal of the part from the build plate, loose powder in the chamber is collected and recycled whenever possible. The design freedom provided by powder bed fusion methods enables production of intricate geometries and added functionality, despite the need for post-build consolidation and/or microstructural adjustments. Today’s fine and narrow powder cuts (e.g., 15-50μm) are designed to be coupled with low layer thicknesses (i.e., 30μm) to achieve smooth surfaces and high resolutions of small features e.g., internal cooling channels. However, costs associated with production of fine and narrow powder cuts are substantial as refinement of batches requires multiple sieving steps. In addition, resulting building times are considerably long (i.e., days), therefore a beneficial alternative could be that of exploring higher layer thicknesses together with wider and coarser powder cuts. The main idea of this work is to investigate the effects of employing a powder with a wider size distribution 15-90μm. The aim is to reduce the sievingrequired and consequently decrease the costs of developing and building parts made by PBF-LB. An extensive microstructural investigation is conducted on single tracks and cubes built with 27 different process parameter combinations, which also attempts to establish correlations between characteristics of tracks and responses measured in cubes. As a second step, the amount of residual porosity of asbuilt cubes is chosen as the discriminant for further mechanical testing of sub and super-β transus high-pressure heat treated material. / Den här avhandlingen fokuserar på additiv tillverkning av titanlegeringar med laser pulverbädd metoden. Den legering som främst är i fokus är Ti-6Al-4Vsom är en α+β legering. Anledningen till valet av denna titanlegering är att det är den vanligast förekommande titanlegeringen och att den används i ett antal olika industriella tillämpningar där hög styrka i kombination med låg vikt är önskvärda egenskaper. Under de senaste 50 åren har komponenter utav denna legering tillverkats med gjutning eller smide, följt av bearbetning till slutlig geometri. Med hjälp av additiv tillverkning finns nu en möjlighet att förändra tillverkningskedjan i vilket minskat materialspill och en mer nära-slutgeometri kan erhållas direkt genom användning av metallpulver som utgångsmaterial. Processen kan summeras enligt följande: en laser smälter ett förbestämt område på en byggplatta som täckts mer pulver. Därefter adderas ytterligare ett lager med metallpulver ovanpå, på vilket samma process sker igen, och igen osv, tills hela detaljen är färdigtillverkad. När detaljen ska tas loss ifrån byggplattan samlas det kvarvarande icke-smälta pulvret upp och återanvänds i så stor utsträckning som möjligt. Frihetsgraderna vid design i processen möjliggör tillverkning av komplexa geometrier och adderade funktionaliteter, även fast efterbehandling och/eller justeringar av mikrostrukturen kan behövas. Dagens smala pulverstorleksfördelning (tex 15-50μm) är avsedd att ge tunna lagertjocklekar (tex 30μm) för att åstadkomma en fin yta och hög upplösning av små geometrier, såsom exempelvis interna kylkanaler. Men kostnaderna som det innebär att framställa och sortera ut fina och smala kornstorleksfördelningarär avsevärd eftersom det innebär flera steg med silning. Vidare leder de tunnalagertjocklekarna till långa byggtider (typiskt dagar). Ett alternativ, som därför vore fördelaktigt, är att undersöka möjligheten med att bygga tjockare lager med en bredare och större pulverstorleksfördelning. Huvudfokuset i detta arbete fokuserar på att undersöka effekterna av att använda en bredare pulverpartikelstorleksfördelning 15-90μm, med syfte at minska silningsbehovet och därmed reducera kostnaden för att utveckla och tillverka detaljer med laser pulverbädd additiv tillverkning. En omfattande mikrostrukturundersökning har gjorts på enkelsträngar och kuber byggda med 27 olika processparameter-kombinationer, vilket samtidigt försöker identifiera korrelationer mellan enkelsträngarnas karaktäristik med resultaten uppmätta hos kuberna. I ett nästa steg har material, som tillverkats med processparametrar som renderade i minst/mest porer hos kuberna, mekaniskt provats efter att det högtrycksvärmebehandlats över- respektive under β-transus. / <p>Paper A is not included due to the copyright.</p><p>Paper B and C are to be submitted.</p>
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:hv-21000 |
| Date | January 2023 |
| Creators | Squillaci, Linda |
| Publisher | Högskolan Väst, Avdelningen för avverkande och additativa tillverkningsprocesser (AAT), Trollhättan : University West |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Licentiate thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Licentiate Thesis : University West ; 43 |
Page generated in 0.0019 seconds