Identifikace únavového poškození Al slitiny zpracované technologií SLM s využitím metody akustické emise

Abstract

Diplomová práce se zabývá studiem únavových vlastností hliníkové slitiny EN AW-2618A zpracované technologií selective laser melting (SLM). Byly sestrojeny částečné S-N křivky referenční slitiny a SLM materiálu v závislosti na podmínkách výroby. Referenční slitina měla stejné chemické složení jako SLM materiál, ale byla vyrobená klasickou technologií (protlačováním). Při zkouškách únavy byla monitorována rezonanční frekvence zatěžování a akustická emise (AE). Byly provedeny fraktografické rozbory lomových ploch jednotlivých typů materiálů. Analýzou získaných signálů a poznatků z fraktografie byly identifikovány rozdíly v porušování zmíněných typů materiálů. Bylo zjištěno, že SLM materiál má podstatně horší únavové vlastnosti ve srovnání se slitinou vyrobenou klasicky. Vlastnosti jsou závislé na nastavení procesních parametrů SLM a přesném dodržení postupu výroby. Nejvýznamnější rozdíly v porušování byly zaznamenány v délkách stádií nukleace a stabilního šíření. Čím má materiál větší relativní hustotu, tím je stádium nukleace vzhledem k celkové životnosti delší. U referenčního materiálu je hlavním zdrojem AE plastická deformace na čele šířící se trhliny. V případě SLM byla zaznamenána silnější akustická aktivita, protože se ve větší míře uplatňuje křehký lom spojů mezi necelistvostmi.

The aim of the diploma thesis is to study fatigue properties of EN AW-2618A aluminium alloy produced by selective laser melting (SLM). S-N diagrams of reference alloy and SLM material depending on manufacturing conditions were constructed. Reference alloy had the same chemical composition as the SLM material, but it was made by traditional technology (by extruding). While testing, acoustic emission (AE) and resonant frequency of loading was monitored. Fractographic analyses of fracture surfaces were performed. It was found, that SLM material has significantly worse fatigue performance. Fatigue properties are strongly dependent on SLM process parameters settings and precise observance of procedure. The most significant differences in cyclic degradation were found in the length of the stages of fatigue. The more homogeneous the material is, the longer the nucleation stage compared to the total lifetime is. The main source of AE in case of the reference material is plastic deformation on the tip of the crack. For SLM testing, stronger acoustic activity was recorded, because brittle fracture of the material between discontinuities, which is stronger AE source, is more frequent.