Vliv postprocessingu na strukturu a vlastnosti alternativně připravených kovových materiálů

Abstract

Alternativní výrobní postupy, mezi něž patří zejména aditivní technologie, představují v současnosti intenzivně zkoumanou oblast, jelikož nabízejí potenciální výhody ve srovnání s konvenčními výrobními procesy. Jejich širší komerční uplatnění je však dosud limitováno technologickými nedostatky, mezi které patří zejména zvýšený podíl porozity, nepříznivý stav zbytkových napětí a mikrostrukturní nehomogenity, což se negativně promítá do statických i dynamických vlastností materiálů při pokojové i zvýšené teplotě. Jednou z možností, jak tyto problémy eliminovat, je aplikace post-procesních metod. Předkládaný výzkum se proto zaměřuje na hodnocení vlivu tepelných a termomechanických postupů na vlastnosti kovových materiálů připravených metodou selektivního laserového tavení (SLM), přičemž zkoumanými materiály byly nástrojová ocel Dievar, nástrojová ocel AISI H13 a niklová superslitina Inconel 718. Výsledky ukazují, že termomechanické zpracování má příznivý vliv na vývoj mikrostruktury, redistribuci vnitřních napětí, redukci porozity a současně na zlepšení mechanických vlastností. Pro detailní analýzu účinku jednotlivých post-procesních strategií byly využity jak konvenční metody, tak i metody nekonvenční, mezi nimiž lze uvést například akcelerovaný creep.

Alternative manufacturing processes, such as additive technologies, are currently the subject of intensive research because they represent innovative approaches with potential advantages compared to conventional manufacturing methods. On the other hand, for their broader commercial application, it is necessary to address certain issues accompanying these processes. Among the best-known additive technologies is 3D printing, but materials produced in this way may exhibit a certain degree of porosity, unfavourable residual stress states and microstructures, and consequently lower static or dynamic properties, whether at room or elevated temperatures. One possibility for optimizing these challenges is post-processing of such materials. In this work, the research focuses on methods such as thermal or thermo-mechanical treatment and their effect on selected properties of metallic materials produced by alternative processes (SLM technology). The investigated materials comprised the tool steel Dievar, AISI H13, and the nickel-based superalloy Inconel 718. The results indicate that thermo-mechanical processing has a beneficial effect on microstructure evolution, modification of residual stress within the material, reduction of porosity, and enhancement of mechanical properties. To evaluate the effect of post-processing, conventional as well as non-conventional methods were employed, such as accelerated creep testing.