Mikrokuulapuhalluksen intensiteetin vaikutus 3D-tulostettujen metalliosien pinnanlaatuun ja Almen-mittarin käyttöohjeiden kehittäminen

Abstract

Tässä kandidaatintyössä tutkittiin mikrokuulapuhalluksen intensiteetin vaikutusta 3D-tulostettujen metallikappaleiden pinnanlaatuun sekä kehitettiin selkeät käyttöohjeet Almen-nauhamittarille. Työssä yhdistettiin kirjallisuuskatsaus ja laboratoriokokeet. Kirjallisuuskatsauksessa tarkasteltiin intensiteetin vaikutuksia pinnan mekaanisiin ominaisuuksiin ja väsymislujuuteen sekä selvitettiin Almen-mittauksen periaatteet ja standardien mukainen toteutus. Käytännön osuudessa mitattiin 316L-ruostumattomasta teräksestä valmistettujen testikappaleiden pinnankarheusarvot ennen ja jälkeen mikrokuulapuhalluksen eri puhalluskulmilla ja -etäisyyksillä. Lisäksi suoritettiin intensiteetin määritys Almen-mittarilla saturoitumiskäyrän avulla.

Tulokset osoittivat, että 90 asteen puhalluskulmalla pinnanlaatu parani keskimäärin enemmän kuin loivemmilla kulmilla. Osassa näytteistä pinnankarheus kuitenkin kasvoi, mikä viittaa puhallusparametrien keskinäisiin vaikutuksiin ja mahdollisiin inhimillisiin virheisiin. Almen-intensiteetti mitattiin onnistuneesti (0,19 mm N), ja sen perusteella laadittiin yksityiskohtainen käyttöohje, joka täyttää alan standardit. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että puhallusintensiteetillä on merkittävä mutta ei suoraviivainen vaikutus pinnanlaatuun, ja mittausten toistettavuus edellyttää prosessin vakiointia. Laadittu ohjeistus parantaa Almen-mittarin käyttövarmuutta tutkimuksessa ja teollisuudessa.

This bachelor’s thesis studies the effect of micro shot peening intensity on the surface quality of 3D-printed metal components and provides clear operating instructions for the use of the Almen gauge. The study combines a literature review with laboratory experiments. The literature review examines the influence of peening intensity on mechanical properties and fatigue strength and outlines the correct procedure for Almen measurement according to relevant standards. The experimental part includes surface roughness measurements of 316L stainless steel parts before and after micro shot peening at various angles and distances. Additionally, the peening intensity was determined using the Almen method and saturation curve analysis.

The results showed that a 90-degree peening angle improved surface quality more consistently than lower angles. However, in some samples, surface roughness increased, indicating the significance of parameter interactions and potential human error. The Almen intensity was successfully measured (0.19 mm N), and a comprehensive instruction manual was developed in compliance with international standards. In conclusion, peening intensity significantly affects surface quality, but the relationship is not straightforward. Reproducibility of results requires strict control of process parameters. The developed instructions enhance the reliability and usability of the Almen gauge in both research and industrial contexts.