Втомна міцність сплаву AlSi10Mg, отриманого шляхом адитивного виробництва: ефекти постобробки
Additive manufacturing and, in particular, 3D-printing of metals and alloys has been actively developing in recent years. More and more complex parts can be produced with the involvement of more alloys. One of the most common and universal methods of 3D-printing is a selective laser melting (SLM). I...
Gespeichert in:
| Datum: | 2024 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Physico-technological Institute of Metals and Alloys
2024
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/276 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Metal and Casting of Ukraine |
Institution
Metal and Casting of Ukraine| _version_ | 1859471997206003712 |
|---|---|
| author | Волошко , Світлана Михайлівна Мордюк , Богдан Миколайович Васильєв , Михайло Олексійович Ворон , Михайло Михайлович |
| author_facet | Волошко , Світлана Михайлівна Мордюк , Богдан Миколайович Васильєв , Михайло Олексійович Ворон , Михайло Михайлович |
| author_sort | Волошко , Світлана Михайлівна |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2025-06-04T07:05:42Z |
| description | Additive manufacturing and, in particular, 3D-printing of metals and alloys has been actively developing in recent years. More and more complex parts can be produced with the involvement of more alloys. One of the most common and universal methods of 3D-printing is a selective laser melting (SLM). In turn, one of the most common and widely used alloys for SLM is the AlSi10Mg. It belongs to the class of cast alloys and is widely used in many industries due to its high specific strength, corrosion resistance, low coefficient of thermal expansion and low cost. For most additively manufactured metal parts, an important problem that needs to be solved is the provision of sufficient fatigue strength, which is associated with a relatively high defectivity of the product surfaces.
The article is devoted to the review of methods of postprocessing of SLM-printed parts, made of AlSi10Mg alloy, which can increase their fatigue strength. It is noted that, in addition to the quality of the surface, the main reasons for the alloys reduced tensile strength include residual stresses caused by point overheating and cooling of metal microvolumes during the parts formation.
Heat treatment, in particular – low-temperature annealing for stress relief at 250 °C with subsequent cooling in water, leads to an increase in fatigue strength by 18 %, and T6 hardening according increases the load limit by 20–40 MPa. This is explained by the silicon particles spheroidization.
Hot isostatic pressing reduces the porosity of samples, as well as residual stress and homogenizes the structure, but also leads to a decrease in microhardness, yield strength, and fatigue strength.
Sandblasting surface treatment by using a mixture of aluminum, silicon and zirconium oxides helps to reduce surface roughness by one and a half to two times, almost completely removes surface porosity and creates compressive stresses, which in turn increases fatigue strength.
The perspective of ultrasonic surface treatment of 3D-products was also noted. It has a similar effect to sandblasting surface treatment, but it seems to be more effective. |
| first_indexed | 2026-03-12T15:51:25Z |
| format | Article |
| id | oai:oai.metalsandcasting.com:article-276 |
| institution | Metal and Casting of Ukraine |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T15:51:25Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Physico-technological Institute of Metals and Alloys |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:oai.metalsandcasting.com:article-2762025-06-04T07:05:42Z Fatigue properties of AlSi10Mg obtained by additive manufacturing: Effect of post treatment Втомна міцність сплаву AlSi10Mg, отриманого шляхом адитивного виробництва: ефекти постобробки Волошко , Світлана Михайлівна Мордюк , Богдан Миколайович Васильєв , Михайло Олексійович Ворон , Михайло Михайлович 3D-printing SLM AlSi10Mg fatigue strength surface treatment heat treatment 3D-друк СЛП AlSi10Mg втомна міцність поверхнева обробка термічна обробка Additive manufacturing and, in particular, 3D-printing of metals and alloys has been actively developing in recent years. More and more complex parts can be produced with the involvement of more alloys. One of the most common and universal methods of 3D-printing is a selective laser melting (SLM). In turn, one of the most common and widely used alloys for SLM is the AlSi10Mg. It belongs to the class of cast alloys and is widely used in many industries due to its high specific strength, corrosion resistance, low coefficient of thermal expansion and low cost. For most additively manufactured metal parts, an important problem that needs to be solved is the provision of sufficient fatigue strength, which is associated with a relatively high defectivity of the product surfaces. The article is devoted to the review of methods of postprocessing of SLM-printed parts, made of AlSi10Mg alloy, which can increase their fatigue strength. It is noted that, in addition to the quality of the surface, the main reasons for the alloys reduced tensile strength include residual stresses caused by point overheating and cooling of metal microvolumes during the parts formation. Heat treatment, in particular – low-temperature annealing for stress relief at 250 °C with subsequent cooling in water, leads to an increase in fatigue strength by 18 %, and T6 hardening according increases the load limit by 20–40 MPa. This is explained by the silicon particles spheroidization. Hot isostatic pressing reduces the porosity of samples, as well as residual stress and homogenizes the structure, but also leads to a decrease in microhardness, yield strength, and fatigue strength. Sandblasting surface treatment by using a mixture of aluminum, silicon and zirconium oxides helps to reduce surface roughness by one and a half to two times, almost completely removes surface porosity and creates compressive stresses, which in turn increases fatigue strength. The perspective of ultrasonic surface treatment of 3D-products was also noted. It has a similar effect to sandblasting surface treatment, but it seems to be more effective. Адитивне виробництво і, зокрема — 3D-друк металами та сплавами, активно розвивається упродовж останніх років. Все більш складні деталі можуть вироблятися із залученням великої кількості сплавів. Одним з найбільш поширених та універсальних методів 3D-друку є селективне лазерне плавлення (СЛП). В свою чергу, одним з найбільш придатних та широко застосовуваних сплавів для СЛП є сплав AlSi10Mg. Він відноситься до класу ливарних сплавів і використовується в багатьох галузях промисловості через високу питому міцність, корозійну стійкість, низький коефіцієнт термічного розширення та невисоку вартість. Для більшості адитивно виготовлених металевих деталей важливою проблемою, яку потрібно вирішувати, є забезпечення достатніх показників втомної міцності, що пов’язано з відносно високою дефектністю поверхонь одержуваних виробів. Огляд присвячений аналізу способів постобробки СЛП-надрукованих виробів зі сплаву AlSi10Mg, які здатні підвищити їхню втомну міцність. Відмічається, що до основних причин знижених показників втомної міцності, крім якості поверхні, відносяться залишкові напруження, викликані точковими перегрівами та охолодженнями мікрооб’ємів металу під час формування виробу. Термічна обробка, зокрема — низькотемпературний відпал для зняття напружень за температури 250 °C з подальшим охолодженням у воді, сприяє підвищенню втомної міцності на 18 %, а гартування та старіння за режимом Т6 — збільшує межу навантажень на 20—40 МПа. Це пояснюється перебігом процесу сфероїдизації частинок кремнію. Гаряче ізостатичне пресування знижує пористість зразків, зменшує залишкові напруження в них та максимально гомогенізує структуру, проте призводить до зниження мікротвердості, межі текучості та втомної міцності. Піскоструменева обробка сумішшю оксидів алюмінію, кремнію та цирконію сприяє зниженню шорсткості поверхні в півтора-два рази, майже повністю усуває поверхневу пористість та забезпечує стискаючі напруження, що в комплексі підвищує втомну міцність. Відмічено перспективність ультразвукової поверхневої обробки поверхні 3D-виробів, яка чинить вплив, подібний до піскоструменевої обробки, проте є більш ефективною. Physico-technological Institute of Metals and Alloys 2024-12-24 Article Article Рецензована Стаття application/pdf https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/276 10.15407/steelcast2024.03-04.005 Metal and Casting of Ukraine; Vol. 32 No. 3-4 (2024): Metal and Casting of Ukraine; 41-48 Метал та лиття України ; Том 32 № 3-4 (2024): Метал та лиття України; 41-48 2706-5529 2077-1304 10.15407/steelcast2024.03-04 en https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/276/270 Авторське право (c) 2025 Метал та лиття України |
| spellingShingle | 3D-друк СЛП AlSi10Mg втомна міцність поверхнева обробка термічна обробка Волошко , Світлана Михайлівна Мордюк , Богдан Миколайович Васильєв , Михайло Олексійович Ворон , Михайло Михайлович Втомна міцність сплаву AlSi10Mg, отриманого шляхом адитивного виробництва: ефекти постобробки |
| title | Втомна міцність сплаву AlSi10Mg, отриманого шляхом адитивного виробництва: ефекти постобробки |
| title_alt | Fatigue properties of AlSi10Mg obtained by additive manufacturing: Effect of post treatment |
| title_full | Втомна міцність сплаву AlSi10Mg, отриманого шляхом адитивного виробництва: ефекти постобробки |
| title_fullStr | Втомна міцність сплаву AlSi10Mg, отриманого шляхом адитивного виробництва: ефекти постобробки |
| title_full_unstemmed | Втомна міцність сплаву AlSi10Mg, отриманого шляхом адитивного виробництва: ефекти постобробки |
| title_short | Втомна міцність сплаву AlSi10Mg, отриманого шляхом адитивного виробництва: ефекти постобробки |
| title_sort | втомна міцність сплаву alsi10mg, отриманого шляхом адитивного виробництва: ефекти постобробки |
| topic | 3D-друк СЛП AlSi10Mg втомна міцність поверхнева обробка термічна обробка |
| topic_facet | 3D-printing SLM AlSi10Mg fatigue strength surface treatment heat treatment 3D-друк СЛП AlSi10Mg втомна міцність поверхнева обробка термічна обробка |
| url | https://www.metalsandcasting.com/index.php/mcu/article/view/276 |
| work_keys_str_mv | AT vološkosvítlanamihajlívna fatiguepropertiesofalsi10mgobtainedbyadditivemanufacturingeffectofposttreatment AT mordûkbogdanmikolajovič fatiguepropertiesofalsi10mgobtainedbyadditivemanufacturingeffectofposttreatment AT vasilʹêvmihajlooleksíjovič fatiguepropertiesofalsi10mgobtainedbyadditivemanufacturingeffectofposttreatment AT voronmihajlomihajlovič fatiguepropertiesofalsi10mgobtainedbyadditivemanufacturingeffectofposttreatment AT vološkosvítlanamihajlívna vtomnamícnístʹsplavualsi10mgotrimanogošlâhomaditivnogovirobnictvaefektipostobrobki AT mordûkbogdanmikolajovič vtomnamícnístʹsplavualsi10mgotrimanogošlâhomaditivnogovirobnictvaefektipostobrobki AT vasilʹêvmihajlooleksíjovič vtomnamícnístʹsplavualsi10mgotrimanogošlâhomaditivnogovirobnictvaefektipostobrobki AT voronmihajlomihajlovič vtomnamícnístʹsplavualsi10mgotrimanogošlâhomaditivnogovirobnictvaefektipostobrobki |