レーザー積層造形法における異方性の制御方法の構築

激光增材制造中各向异性控制方法的构建

基本信息

批准号：
16H06776
负责人：
加嶋祐佳
金额：
$ 1.91万
依托单位：
Tokyo Medical and Dental University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-08-26 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

SLM法を用いてクラスプ形状の試料の製作を行い，サポートの有無による疲労強度への影響を評価した．サポート構造はブロック形状を用い，サポートの有無による形状の差がでないよう慎重にサポート構造の除去作業を行った．試験片はサポートを付与したものと付与していないものの2条件とした．各条件から試料をランダムに選択し，クラスプアーム部を切断研磨後，結晶方位解析装置付走査型電子顕微鏡(SEM-EBSD)を用い微小領域の結晶粒径や結晶粒内の歪分析(Kernel Average Misorientation; KAM)を行った．残りの試料は，表面粗さを測定した後に疲労試験に供した．結果，サポート構造の有無による形状や表面性状への影響は認められず，サポートを付与した試料ではサポートを付与していない試料と比較して2倍程度の疲労強度の向上が認められた．三次元有限要素法による解析から，サポート構造があることで積層造形時に発生した熱をより迅速に伝えることが可能となり，サポート構造のない試料よりも冷却速度が速くなることが分かった．また，試料切断面のSEM-EBSD法による解析からは，サポートのある試料ではサポートのない試料より結晶粒径が小さくなることが分かった．この結果から，サポートのある試料では冷却速度の増加が結晶粒の微細化に寄与し，より高い疲労強度を示したと考えられる．さらに，結晶粒内の歪分析ではサポートのある試料でより低いKAM値を示したことから，サポートがあることで熱応力に対して耐え得る機械的強度が得られ，造形中の材料の変形を防ぐことができたと予想される．

使用SLM方法制造扣子样本，并评估存在或不存在支撑对疲劳强度的影响。支撑结构是由块形成的，并且仔细去除支撑结构，以使形状没有差异，具体取决于是否有支撑。样品经历了两个条件：支撑和不支持。从每种条件中随机选择样品，切割和抛光夹紧臂后，使用带有晶体取向分析装置的扫描电子显微镜（SEM-EBSD）来分析微层的晶粒尺寸和谷物内的粒度和应变（核平均不良（KAM）的构图或效应的效果或效率为效率。观察到缺乏支撑结构，使用三维有限元方法分析的疲劳强度大约是样品的两倍。比不支持的标本的标本。从这些结果中可以认为，冷却速率的增加导致了受支持的样品中较细的谷物，从而导致较高的疲劳强度。此外，在晶粒内的应变分析中，样品中的KAM值较低，并且预计所提供的支撑具有可以承受热应力的机械强度，从而阻止了构造过程中材料的变形。