58. Metallographie-Tagung 2024 - Materialographie
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18.09.2024 (CEST)
Einfluss der Gefügebesonderheiten auf die Festigkeitseigenschaften von WAAM-Bauteilen
KS

Konstantin Sommer

Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin - HTW

Sommer, K. (V)¹; Pfennig, A.¹; Sammler, F.¹; Heiler, R.¹
¹HTW Berlin, Hochschule für Technik und Wirtschaft

Additive Fertigung (additive manufacturing, AM) ermöglicht einen schichtweisen Aufbau von Bauteilen. Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) ist ein Prozess der AM, der auf dem Lichtbogenschweißen basiert und dadurch den Direct Energy Deposition (DED) AM-Verfahren zugeordnet wird. WAAM ist durch relativ hohe Aufbauraten gekennzeichnet und wird angewendet, um sowohl metallische Bauteile aufzubauen als auch zu reparieren. Das Gefüge von WAAM-Bauteilen ist gekennzeichnet durch spezifische, säulenförmige Kornmorphologie, die durch epitaktisches Wachstum entsteht. Die relativ schnelle Erstarrung während des WAAM-Prozesses bewirkt eine Instabilität in der Erstarrungsfront und führt zur Bildung von Dendriten und zellulären Strukturen. Bei nichtrostenden Stählen führt das zur Anhäufung von ferritstabilisierenden Elementen in den Bereichen zwischen interdendritischen und interzellulären Bereichen und zur Bildung von Ferriten.
In dieser Studie wird das Gefüge sowie die Festigkeits-Eigenschaften am Beispiel der Härtevergradienten innerhalb einer x15CrNiMn18-8 WAAM-Probe untersucht. Die Ergebnisse dieser Arbeit liefern Erkenntnisse zu den Unterschieden in Erstarrungsstrukturen entlang  der Aufbaurichtung einer WAAM-Probe, insbesondere bzgl. der Kornstruktur, Korngröße und vorhandenen Phasen. Das kann mit den thermischen Bedingungen wie Wärme-Eintrag und -Ableitung während der Erstarrung der jeweiligen Schicht erklärt werden. Die Erkenntnisse über Gefüge-Änderungen entlang der Aufbaurichtung korrelieren mit den gemessenen Härte-Gradienten. Die Vergröberung der Mikrostruktur sowie die Veränderung des Ferrit-Gehalts in Aufbaurichtung resultieren in einer Festigkeitsabnahme.

Abstract

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