AM-metallin liittäminen hitsaamalla

Abstract

Tämän kirjallisuustutkimuksen aiheena on tutkia lisäävällä valmistuksella valmistettujen kappaleiden liitettävyyttä hitsaamalla. Tutkimus toteutetaan keräämällä olemassa olevien tieteellisten tutkimusten tuloksia erilaisten AM-kappaleiden liitettävyydestä. Liitettävyyttä arvioidaan veto- ja väsytyskokeiden tulosten sekä silmämääräisten arvioiden ja mikrorakenteiden perusteella. Tarkasteltavia lisäävän valmistuksen tekniikoita ovat suorakerrostus (DED) sekä jauhepetivalmistus (PBF). Työssä keskityttiin teräskomponentteihin, mutta alumiiniin kohdistuneiden tutkimusten tuloksia pohdittiin myös. Työssä havaittiin, että AM-komponenttien liitoksista saadaan pääsääntöisesti toimivia ja usein myös joiltain ominaisuuksiltaan parempia perinteisellä valmistuksella valmistettujen kappaleiden liitoksiin verrattaessa. Metallin lisäävässä valmistuksessa usein syntyvät huokoset materiaalissa ja/tai hitsiliitoksessa saattavat kuitenkin aiheuttaa murtumia aikaisessa vaiheessa väsyttävää kuormitusta. AM-laitteiston sekä kappaleiden liitosalueen puhtaus on huokosten muodostumisen estämisen kannalta erittäin tärkeää.

The subject of this thesis is to study and compile results of existing studies related to joining of additively manufactured metal components by welding. Quality of joints is evaluated based on the results of tensile and fatigue tests, as well as microstructural and visual inspections of the joint and the surrounding area. Additive manufacturing methods considered in this literature review are directed energy deposition (DED) and powder bed fusion (PBF). This study mainly focuses on steel components, but some studies related to aluminum were also included. Results of the thesis show that high quality joints can often be achieved when joining additively manufactured metal components by welding. Properties of additively manufactured metal joints can sometimes even exceed the properties of their conventionally manufactured counterparts. Although porosity in the additively manufactured metal or in the joint itself can affect crack growth in early stages of fatigue stress. Cleanliness of the welded surface and the AM-machine is extremely important to combat this issue.