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Leicher, Marcel
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Eigenspannungen und Gefügemorphologie additiv gefertigter Bauteile unter Einfluss unterschiedlicher Zwischenlagentemperaturen
Abstract
Die generative Fertigung von Bauteilen gehört seit Jahren zum Stand der Technik. Der Trend geht zu höheren Fertigungsraten und belastungsgerechter Auslegung. Diese Anforderungen bedingen eine Notwendigkeit des Prozessverständnisses in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften solcher Fertigungsverfahren. Durch den additiven Lagenaufbau von generativen Fertigungsverfahren wird das Bauteil immer wieder einer Wärmebeeinflussung unterzogen. Dadurch erfolgt eine Veränderung der mechanischen Eigenschaften. Um jedoch belastungsgerecht fertigen zu können, müssen die mechanischen Eigenschaften solcher Bauteile gezielt eingestellt werden. Praxiserfahrung zur gezielten Einstellung von mechanischen Eigenschaften bei additiv gefertigten Bauteilen liegen bisher nicht vor. Um dieses Prozessverständnis aufzubauen werden verschiedene Prüfkörper mittels Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) erstellt und im Hinblick auf ihre Eigenspannungen, sowie dessen Gefügemorphologien untersucht. Dabei wird sich auf unterschiedliche Zwischenlagentemperaturen bezogen, welche in dieser Abhandlung bei 150 °C und 300 °C liegen. Die Annahme ist, dass durch die Erhöhung der Zwischenlagentemperatur eine Reduzierung der Eigenspannungen in dem Bauteil, sowie eine Veränderung der Gefügemorphologie erfolgen muss. Um dies nachzuweisen, werden Eigenspannungen mittels der Bohrlochmethode gemessen. Zusätzlich wird ein Härteverlauf senkrecht zu den Schweißlagen gelegt, um die Veränderung der Härte über den Lagenaufbau zu bestimmen. Des Weiteren werden Makroschliffe erzeugt, um die Gefügemorphologien genau zu analysieren. Detailliert wird dabei das unbehandelte Schweißgut, sowie das wärmebeeinflusste Schweißgut, wie es in den unteren Lagen vorliegt, untersucht. Es zeigt sich, dass sowohl die Eigenspannungen mit zunehmender Zwischenlagentemperatur abnehmen, als auch eine Zunahme von globularem Ferrit die Gefügemorphologie verändern.