Kaijie Song, Zidong Lin, Yongzhe Fa, Xuefeng Zhao, Ziqian Zhu, Wei Ya, Zhen Sun und Xinghua Yu
Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften hochfester,
Dünnwandiger niedriglegierter Stahl, hergestellt mit Draht und Lichtbogen
additive Fertigung
Hochfester, niedriglegierter (HSLA) Stahl hat in der Fertigungsindustrie aufgrund seiner guten Kombination aus hoher Festigkeit und Zähigkeit, niedrigen Kosten und guter Formbarkeit große Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Die Technologie der additiven Draht- und Lichtbogenfertigung (WAAM) kann das schnelle Prototyping von HSLA-Stahlteilen ermöglichen. Diese Studie untersuchte ein 26-schichtiges HSLA-Stahlbauteil, das mit der WAAM-Technik hergestellt wurde. Die Mikrostruktur der abgeschiedenen Wand von ER120S-G besteht hauptsächlich aus nadelförmigem Ferrit, und es gibt längsgerichtete, bevorzugt wachsende Dendriten entlang der Ablagerungsrichtung. Mit der Akkumulation der Ablagerungshöhe steigt die Zwischenschichttemperatur der oberen Probe und die Menge an nadelförmigem Ferrit in der Mikrostruktur nimmt ab, während die Menge an quasi-polygonalem Ferrit, dem Widmanstätten-Ferrit, zunimmt. Die Änderungen der Mikrohärte stimmten mit den entsprechenden Mikrostrukturgradienten überein: Die Mikrohärte der oberen Probe zeigte einen abnehmenden Trend entlang der Abscheidungsrichtung, während die Mikrohärte der mittleren Probe gleichmäßig und stabil war. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass die mechanischen Eigenschaften von HSLA-Stahlteilen, die mithilfe der WAAM-Technologie abgeschieden wurden, eine gute Festigkeit und Zähigkeit aufweisen. Der Mikrostrukturgradient der Probe entlang der Ablagerungsrichtung führte zu keinem signifikanten Unterschied in der Zugfestigkeit der Probe in verschiedenen Höhen. Im Gegensatz dazu ist die Duktilität der Längsprobe etwas geringer als die der Querprobe, was auf eine gewisse Anisotropie in der abgelagerten Probe hinweist, die mit dem gerichteten Wachstum der Körner entlang der Richtung des Wärmeflusses zusammenhängt. Aus der aktuellen Arbeit geht hervor, dass die mit dem WAAM-Verfahren hergestellte dünne Wand aus HSLA-Stahl gute mechanische Eigenschaften aufweist, was darauf hindeutet, dass es möglich ist, die traditionelle Verarbeitungsmethode durch das WAAM-Verfahren zu ersetzen, um schnell eine HSLA-Stahlkonstruktion herzustellen, die den Leistungsanforderungen entspricht.
Stichwörter. Additive Fertigung mit Draht und Lichtbogen (WAAM); hohe Festigkeit; niedriglegierte Stähle; Entwicklung der Mikrostruktur; mechanische Eigenschaften
