Soveltuvuustutkimus metallikappaleiden lisäävästä valmistuksesta (lankasyöttöinen suorakerrostus)
Perttola, Kai (2017)
Diplomityö
Perttola, Kai
2017
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201708298260
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe201708298260
Tiivistelmä
Diplomityössä tutkittiin lankasyöttöisen suorakerrostusmenetelmän soveltuvuuta metallikappaleiden valmistamiseen Savonian ammattikorkeakoulun LIVA-hankkeessa. Tutkimus koostui kirjallisuuskatsauksesta ja empiirisestä tutkimuksesta. Kirjallisuuskatsauksessa käytettiin LUT:n ja Savonian tietoväyliä, sekä yritysten tuottamia esitelmiä lisäävän valmistuksen laitteista. Empiirisessä osuudessa keskityttiin valmistamaan metallikappaleita niukkahiilisestä teräksestä (3Si1) Savonian hitsaustekniikan laboratorion CMT-hitsauslaitteistolla.
Valmistettuja kappaleita olivat muun muassa putkinippa, joka valmistettiin putken päälle ja sylinterimäinen aihio. Näiden valmistamiseen käytetyillä parametreilla valmistettiin kiilaistukkasauva aihiota, jotka koneistettiin ja suoritettiin materiaalitestaukset, joilla saatiin määritettyä materiaalin mekaaniset ominaisuudet. CMT:llä valmistetut kappaleet olivat tasalaatuisia, mutta myötö- ja murtolujuus ovat hieman heikompia kuin S355 hiiliteräksellä. Murtovenymä on toisaalta parempi tulosteilla kuin S355:lla. Lisäksi kappaleiden mekaanisiin ominaisuuksiin vaikuttaa valmistussuunta.
Johtopäätöksenä empiirisestä osuudesta oli, että Savonian hitsaustekniikan laboratoriossa valmistettujen kappaleiden mekaaniset ominaisuudet olivat hyvät, mutta pinnanlaatu heitteli kappale kohtaisesti. Jatkotutkimuskohteita on paljon, koska valmistusmenetelmä on uusi, mutta Savonian päässä olisi hyvä tutkia laser-hybrid-työkalun soveltuvuutta suorakerrostusmenetelmään, sekä yrittää valmistaa isoa kappaletta kyseisellä laitteella. In this thesis were examined wire-fed direct energy depositions suitability to manufacture metal additive manufactured parts in Savonia University of Applied Science LIVA-project. The research consists of literature review and experimental part. In literature review were used LUT’s and Savonia’s data paths together with industrial companies additive manufacturing hardware brochures. In experimental part were focused on to manufacture low carbon steel (3Si1) parts with Savonia welding laboratory’s cold metal transfer (CMT) welding equipment.
Manufactured parts were taken for example pipe nipple which were manufactured on pipe surface and cylindrical preform. Parameters which were used in manufacturing these parts were used also to manufacture material testing specimens which were machined and tested to define its mechanical properties. The quality of parts which were manufactured with CMT were equal but yield and tensile strength were slightly lower than S355 carbon steel. The elongation of test specimens were still better than S355. Also, the manufacturing direction did affect to mechanical properties.
In conclusion about experimental tests was that the specimens which were manufactured in Savonia’s welding laboratory included fine mechanical properties but surface roughness did vary depending on manufactured part. For further research, there is a lot of to research because the manufacturing method is new but in Savonia it could be wise to study the suitability of laser-hybrid-tool in direct energy deposition and also to study its possibilities to manufacture large-sized steel structures
Valmistettuja kappaleita olivat muun muassa putkinippa, joka valmistettiin putken päälle ja sylinterimäinen aihio. Näiden valmistamiseen käytetyillä parametreilla valmistettiin kiilaistukkasauva aihiota, jotka koneistettiin ja suoritettiin materiaalitestaukset, joilla saatiin määritettyä materiaalin mekaaniset ominaisuudet. CMT:llä valmistetut kappaleet olivat tasalaatuisia, mutta myötö- ja murtolujuus ovat hieman heikompia kuin S355 hiiliteräksellä. Murtovenymä on toisaalta parempi tulosteilla kuin S355:lla. Lisäksi kappaleiden mekaanisiin ominaisuuksiin vaikuttaa valmistussuunta.
Johtopäätöksenä empiirisestä osuudesta oli, että Savonian hitsaustekniikan laboratoriossa valmistettujen kappaleiden mekaaniset ominaisuudet olivat hyvät, mutta pinnanlaatu heitteli kappale kohtaisesti. Jatkotutkimuskohteita on paljon, koska valmistusmenetelmä on uusi, mutta Savonian päässä olisi hyvä tutkia laser-hybrid-työkalun soveltuvuutta suorakerrostusmenetelmään, sekä yrittää valmistaa isoa kappaletta kyseisellä laitteella.
Manufactured parts were taken for example pipe nipple which were manufactured on pipe surface and cylindrical preform. Parameters which were used in manufacturing these parts were used also to manufacture material testing specimens which were machined and tested to define its mechanical properties. The quality of parts which were manufactured with CMT were equal but yield and tensile strength were slightly lower than S355 carbon steel. The elongation of test specimens were still better than S355. Also, the manufacturing direction did affect to mechanical properties.
In conclusion about experimental tests was that the specimens which were manufactured in Savonia’s welding laboratory included fine mechanical properties but surface roughness did vary depending on manufactured part. For further research, there is a lot of to research because the manufacturing method is new but in Savonia it could be wise to study the suitability of laser-hybrid-tool in direct energy deposition and also to study its possibilities to manufacture large-sized steel structures