Einschlusscharakterisierung über die Prozessstufen des Additive Manufacturing eines PH - Stahls

Michael Auer

Einschlusscharakterisierung über die Prozessstufen des Additive Manufacturing eines PH - Stahls

Translated title of the contribution: Characterization of inclusions in different process steps of an additive manufactured PH - steel

Michael Auer

Chair of Ferrous Metallurgy (220)

Research output: Thesis › Master's Thesis

Abstract

In the last decades, Additive Manufacturing developed from a pure prototype - production - process to a manufacturing technology for functional components. The evolution lead to a high variety of processes with a digital data set as common ground. Differences compared to traditional manufacturing process are shown by a vertical, layer by layer component set up consuming raw material as well as regulated amounts of energy. In this Master Thesis, samples provided by a steel producer are investigated. The specimens come from different steps of the process chain - raw material/powder/printed component. Raw material consumed by the atomization process was taken out of three different production routes for semi-finished goods (VIM, VIM + DESU, VIM + VAR). The investigated powder was produced by a close couple gas atomization (CCGA) and the printed sample was made by selective laser melting (SLM). Results show that the analyzed material as well as the atomization and printing process investigated in this thesis are not able to conserve advantages concerning steel cleanness generated by additional remelting over the whole process route. The atomization minimizes the sulfide and nitride inclusion content in consequence of the high cooling rate whereas the content of oxygen increases. During 3D printing oxide modification is forced towards thermodynamic equilibrium. In addition, inclusions get bigger and are concentrated on the edge of the single welding lines.

Translated title of the contribution	Characterization of inclusions in different process steps of an additive manufactured PH - steel
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Awarding Institution	Montanuniversität
Supervisors/Advisors	Bernhard, Christian, Supervisor (internal) Mayerhofer, Alexander, Co-Supervisor (internal)
Award date	19 Oct 2018
Publication status	Published - 2018

Bibliographical note

embargoed until 11-10-2023

Keywords

Additive Manufacturing
PH
steel
characterization of inclusions

Cite this

@mastersthesis{acc3040a8f004791803e86cf4db55bf1,

title = "Einschlusscharakterisierung {\"u}ber die Prozessstufen des Additive Manufacturing eines PH - Stahls",

abstract = "In den letzten Jahrzehnten entwickelte sich das „Additive Manufacturing (AM)“ von einem reinen Prototypen – Fertigungs - Prozess zu einem Herstellungsverfahren f{\"u}r funktionale Bauteile. Im Zuge dessen entstand eine Vielzahl an Verfahren mit der Gemeinsamkeit eines digitalen Datensatzes, als Ausgangspunkt f{\"u}r den Prozessablauf. Im Gegensatz zu traditionellen Produktionen erlaubt das AM einen schichtweisen, vertikalen Bauteilaufbau durch simultane Zufuhr des Einsatzmetalls und einer geregelten Energiemenge. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Proben aus der Produktion eines Stahlherstellers {\"u}ber die Prozesskette Vormaterial/Pulver/gedruckter Bauteil untersucht. Als Ausgangsmaterial f{\"u}r die Pulverherstellung diente Halbzeug aus drei Prozessrouten (VIM, VIM + DESU, VIM + VAR). Das untersuchte Pulver wurde {\"u}ber den CCGA – Verd{\"u}sungsprozess hergestellt und die Bauteile {\"u}ber „Additive Fertigung nach dem SLM – Prinzip“ aufgebaut. Die Ergebnisse zeigen, dass f{\"u}r den untersuchten Werkstoff und das verwendete Verd{\"u}sungs- und Druckverfahren die Vorteile eines Umschmelzverfahrens in Hinblick auf den Reinheitsgrad beim Vormaterial im Laufe der Prozesskette des Additive Manufacturing nivelliert werden. Die Verd{\"u}sung erzeugt eine Minimierung an Sulfid- und Nitrideinschl{\"u}ssen bedingt durch die hohen Abk{\"u}hlgeschwindigkeiten aber einen Anstieg des Summensauerstoffgehaltes. Beim 3D Druck – Prozess zeigt sich eine Modifikation der Oxideinschl{\"u}sse in Richtung des thermodynamischen Gleichgewichts. Au{\ss}erdem werden die Einschl{\"u}sse gr{\"o}{\ss}er und am Rand der einzelnen Schwei{\ss}n{\"a}hte positioniert.",

keywords = "Additive Manufacturing, PH, steel, characterization of inclusions, Additive Manufacturing, PH, Stahl, Einschlusscharakterisierung",

author = "Michael Auer",

note = "gesperrt bis 11-10-2023",

year = "2018",

language = "Deutsch",

school = "Montanuniversit{\"a}t Leoben (000)",

}

TY - THES

T1 - Einschlusscharakterisierung über die Prozessstufen des Additive Manufacturing eines PH - Stahls

AU - Auer, Michael

N1 - gesperrt bis 11-10-2023

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - In den letzten Jahrzehnten entwickelte sich das „Additive Manufacturing (AM)“ von einem reinen Prototypen – Fertigungs - Prozess zu einem Herstellungsverfahren für funktionale Bauteile. Im Zuge dessen entstand eine Vielzahl an Verfahren mit der Gemeinsamkeit eines digitalen Datensatzes, als Ausgangspunkt für den Prozessablauf. Im Gegensatz zu traditionellen Produktionen erlaubt das AM einen schichtweisen, vertikalen Bauteilaufbau durch simultane Zufuhr des Einsatzmetalls und einer geregelten Energiemenge. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Proben aus der Produktion eines Stahlherstellers über die Prozesskette Vormaterial/Pulver/gedruckter Bauteil untersucht. Als Ausgangsmaterial für die Pulverherstellung diente Halbzeug aus drei Prozessrouten (VIM, VIM + DESU, VIM + VAR). Das untersuchte Pulver wurde über den CCGA – Verdüsungsprozess hergestellt und die Bauteile über „Additive Fertigung nach dem SLM – Prinzip“ aufgebaut. Die Ergebnisse zeigen, dass für den untersuchten Werkstoff und das verwendete Verdüsungs- und Druckverfahren die Vorteile eines Umschmelzverfahrens in Hinblick auf den Reinheitsgrad beim Vormaterial im Laufe der Prozesskette des Additive Manufacturing nivelliert werden. Die Verdüsung erzeugt eine Minimierung an Sulfid- und Nitrideinschlüssen bedingt durch die hohen Abkühlgeschwindigkeiten aber einen Anstieg des Summensauerstoffgehaltes. Beim 3D Druck – Prozess zeigt sich eine Modifikation der Oxideinschlüsse in Richtung des thermodynamischen Gleichgewichts. Außerdem werden die Einschlüsse größer und am Rand der einzelnen Schweißnähte positioniert.

AB - In den letzten Jahrzehnten entwickelte sich das „Additive Manufacturing (AM)“ von einem reinen Prototypen – Fertigungs - Prozess zu einem Herstellungsverfahren für funktionale Bauteile. Im Zuge dessen entstand eine Vielzahl an Verfahren mit der Gemeinsamkeit eines digitalen Datensatzes, als Ausgangspunkt für den Prozessablauf. Im Gegensatz zu traditionellen Produktionen erlaubt das AM einen schichtweisen, vertikalen Bauteilaufbau durch simultane Zufuhr des Einsatzmetalls und einer geregelten Energiemenge. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Proben aus der Produktion eines Stahlherstellers über die Prozesskette Vormaterial/Pulver/gedruckter Bauteil untersucht. Als Ausgangsmaterial für die Pulverherstellung diente Halbzeug aus drei Prozessrouten (VIM, VIM + DESU, VIM + VAR). Das untersuchte Pulver wurde über den CCGA – Verdüsungsprozess hergestellt und die Bauteile über „Additive Fertigung nach dem SLM – Prinzip“ aufgebaut. Die Ergebnisse zeigen, dass für den untersuchten Werkstoff und das verwendete Verdüsungs- und Druckverfahren die Vorteile eines Umschmelzverfahrens in Hinblick auf den Reinheitsgrad beim Vormaterial im Laufe der Prozesskette des Additive Manufacturing nivelliert werden. Die Verdüsung erzeugt eine Minimierung an Sulfid- und Nitrideinschlüssen bedingt durch die hohen Abkühlgeschwindigkeiten aber einen Anstieg des Summensauerstoffgehaltes. Beim 3D Druck – Prozess zeigt sich eine Modifikation der Oxideinschlüsse in Richtung des thermodynamischen Gleichgewichts. Außerdem werden die Einschlüsse größer und am Rand der einzelnen Schweißnähte positioniert.

KW - Additive Manufacturing

KW - PH

KW - steel

KW - characterization of inclusions

KW - Additive Manufacturing

KW - PH

KW - Stahl

KW - Einschlusscharakterisierung

M3 - Masterarbeit

ER -