Condition of internal void closure with multi-axial stress induce in additive manufactured metallic body

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05165
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 吉田 佳典 岐阜大学, 工学部, 准教授 (60303674)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 積層造形 / 内部欠陥 / 空孔体積率 / 延性 / 粉末床 / SLM / 画像解析

Outline of Annual Research Achievements

現有の三次元金属積層造形装置 LUMEX Avance-25(松浦機械製作所)を用いて粉末床選択的レーザ溶融積層法によって，マルエージング鋼の積層造形を行なった．材料単位体積あたりに投入されるエネルギー密度を一定とし，レーザー走査速度vと走査ハッチングピッチhを変更して造形を行った．積層物をワイヤーカットによって切断して研磨および腐食することで金属組織を観察するとともに，これら積層条件の組み合わせと内部空孔体積率の関係を調査した.プリフォームのブロック高さ方向の空孔率分布を観察し， 微小引張試験によって機械的特性(引張強度，真応力-真ひずみ曲線)を測定して，積層条件が積層物のパフォーマンスに及ぼす影響について調査した．また，走査型電子顕微鏡による破面観察から積層プリフォームの延性に及ぼす空孔堆積率の影響を検討した. 空孔体積率および空孔寸法について，画像解析を用いることによる定量化を試みた．
当初の研究において対象材はマルエージング鋼のみであったが，Ti-6Al-4Vの積層造形実験も実施した．プロセスパラメータとしてエネルギー密度に加えて種々のレーザパワーについて造形するシングルビード実験を行った．これらのパラメータがビードとメルトプール形状および寸法に及ぼす影響について調査した．またレーザーパワーが大きい場合に，メルト底部にキーホールが生じる条件について調査を行い，プロセスマップの構築を試みた．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

マルエージング鋼に関する研究を計画に沿って実施しており，加えてプロセスパラメータがTi材のキーホール生成に及ぼす条件に関する研究にも着手した．

Strategy for Future Research Activity

2021年度は計画書の通り，ウェッジ鍛造を用いた内部空孔圧着実験を実施する．なお，当初予定していたマルエージング鋼に加え，変形抵抗が小さいアルミニウム材も対象材として検討する．