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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Einfluss der Anfangsdichte eines generativ gefertigten Warmarbeitsstahls auf die Schwingfestigkeit nach HIP und Wärmebehandlung

Friday (20.09.2019)
10:00 - 10:30 Uhr Rotterdam
Bestandteil von:


Die laserbasierte additive Fertigung im LPBF–Verfahren (Laser-Powder-Bed-Fusion) hat in den vergangenen Jahren einen kontinuierlichen Anstieg an Forschungsaktivitäten zu verzeichnen. Eine besondere Herausforderung stellen hierbei Werkzeugstähle dar, bei denen eine rissfreie Herstellung unter den sehr schnellen Abkühlbedingungen im LPBF–Prozess schwierig ist. Neben Mikrorissen finden sich oftmals prozessbedingt auch Poren, Anbindungsfehler und weitere Fehlstellen im Gefüge. Dies führt zu einer Minderung der Dauerfestigkeit. Eine Möglichkeit, die Fehlstellen im Gefüge von additiv gefertigten Werkstoffen und Bauteilen zu minimieren, ist das heißisostatische Nachverdichten im HIP–Prozess (Hot Isostatic Pressing). Durch die hohen Drücke, bei gleichzeitig hohen Temperaturen, können Poren, Anbindungsfehler und Risse dauerhaft geschlossen werden. Eine Ausnahme bilden Poren, die mit Argon gefüllt sind, da Argon keine Löslichkeit im Kristallgitter von metallischen Werkstoffen besitzt. Werden Argon-Poren im HIP Prozess verdichtet, können Sie bei erneuter Wärmebehandlung des Werkstoffs wieder aufwachsen.


Um diesen Aspekt und den Einfluss der Anfangsdichte auf die Schwingfestigkeit nach HIP und anschließender Wärmebehandlung zu untersuchen, wurde der Warmarbeitsstahl X40CrMoV5-1 (AISI H13, DIN 1.2344) mit drei unterschiedlichen Dichtezuständen im LPBF-Verfahren in einer Argon-Atmosphäre hergestellt. Die unterschiedlichen Zustände wurden durch HIP nachverdichtet und im Anschluss wärmebehandelt. Die nachverdichteten Proben wurden daraufhin in Schwingversuchen getestet und für Wöhler-Diagramme statistisch ausgewertet. Begleitend wurden Messungen des Argongehaltes, Härtemessungen und Mikrostrukturanalysen durchgeführt. Die Proben mit der geringsten Ausgangsdichte zeigten in den Untersuchungen die höchste Schwingfestigkeit.

 

Sprecher/Referent:
Dr. Anke Kaletsch
RWTH Aachen University
Weitere Autoren/Referenten:
  • Johannes Kunz
    Institut für Anwendungstechnik Pulvermetallurgie und Keramik an der RWTH Aachen (IAPK)
  • Prof. Dr. Christoph Broeckmann
    RWTH Aachen University