Development of wire- and powder-based laser metal deposition process for locally modified mechanical properties of X37CrMoV5-1 tool steel: = Entwicklung eines draht- und pulverbasierten Lasermetallabschneidungsverfahrens für lokal veränderte mechanische Eigenschaften von Werkzeugstahl X37CrMoV5-1
Gespeichert in:
1. Verfasser: | |
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Format: | Abschlussarbeit Buch |
Sprache: | English |
Veröffentlicht: |
Aachen
Apprimus Verlag
2020
|
Ausgabe: | 1. Auflage |
Schriftenreihe: | Ergebnisse aus der Produktionstechnik
Band 7/2020 |
Schlagworte: | |
Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
Beschreibung: | 148, A-H Seiten Illustrationen, Diagramme 21 cm x 14.8 cm, 251 g |
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adam_text | TABLE
OF
CONTENTS
ABSTRACT
..............................................................................................................................................
ILL
LIST
OF
FIGURES
....................................................................................................................................
V
LIST
OF
TABLES
......................................................................................................................................
XI
SYMBOLS
AND
ABBREVIATIONS
.........................................................................................................
XIII
1
INTRODUCTION
..............................................................................................................................
17
2
STATE
OF
THE
ART
IN
RESEARCH
AND
INDUSTRY
..............................................................................
21
2.1
HOT-WORK
TOOL
STEELS
................................................................................................................
21
2.1.1
HOT-WORK
TOOL
STEEL
INVESTIGATED
IN
THIS
STUDY-
H11
..................................................
22
2.2
MANUFACTURING
ENGINEERING
OF
H11
TOOL
STEEL
.........................................................................27
2.2.1
CONVENTIONAL
MANUFACTURING
....................................................................................
27
2.2.2
ADDITIVE
MANUFACTURING
.............................................................................................
29
2.3
FAILURE
MECHANISMS
IN
H11
TOOL
STEEL
......................................................................................
41
2.3.1
FAILURE
MECHANISMS
....................................................................................................
41
2.3.2 EXAMPLES
OF
DIE
FAILURE
BY
WEAR
AND
HEAT
CHECKING
MECHANISMS
.........................
43
2.4
SUMMARY
...................................................................................................................................
47
3
WP-LMD
FOR
LOCALLY
MODIFIED
PROPERTIES
OF
FILL
-
THEORY
.............................................
49
3.1
HARDENING
AND
TOUGHENING
BY
CARBIDES
...............................................................................
49
3.1.1
CLASSICAL
MODEL
FOR
DIMPLED
RUPTURE
........................................................................
50
3.1.2
OROWAN
MECHANISM
...................................................................................................
51
3.2
HARDENING
AND
TOUGHENING
BY
STATE-OF-THE-ART
TECHNOLOGY
...............................................
52
3.2.1
PROCESS
TECHNOLOGY
....................................................................................................
52
3.2.2
ALLOY-DESIGN
TECHNOLOGY
...........................................................................................
56
3.3
SUMMARY
...................................................................................................................................
56
4
OBJECTIVES
AND
METHODOLOGY
................................................................................................57
4.1
OBJECTIVES
..................................................................................................................................
57
4.2
METHODOLOGY
............................................................................................................................
58
5
WP-LMD
FOR
LOCALLY
MODIFIED
PROPERTIES
OF
FILL
-
EXPERIMENT
.......................................
61
5.1
EXPERIMENTAL
PROCEDURE
...........................................................................................................
61
5.1.1
MATERIALS
......................................................................................................................
61
5.1.2
EXPERIMENTAL
SET-UP
...................................................................................................
63
5.1.3
WP-LMD
PROCESS
.......................................................................................................
64
5.2
DESIGN
OF
EXPERIMENT
................................................................................................................
65
5.2.1
STEP
1:
WP-LMD
PROCESS
DEVELOPMENT
....................................................................
65
5.2.2
STEP
2:
TRACK
AND
BLOCK
BUILDING
VIA
WP-LMD
PROCESS
.........................................
69
5.3
RESULTS
AND
DISCUSSION
...............................................................................................................
71
5.3.1
STEP
1:
WP-LMD
PROCESS
DEVELOPMENT
...................................................................
71
5.3.2
STEP
2:
TRACK
AND
BLOCK
BUILDING
VIA
WP-LMD
PROCESS
.........................................
90
5.4
SUMMARY
...................................................................................................................................98
6
MODELING
OF
HARDNESS
AND
MICROSTRUCTURE
REFINEMENT
IN
WP-LMD
PROCESS............
101
6.1
HARDNESS
MODELS
.....................................................................................................................
101
6.1.1
HARDNESS
MODEL
BASED
ON
SOLIDIFICATION
RATE
........................................................
103
6.1.2
HARDNESS
MODEL
BASED
ON
INVERSE
HALL-PETCH
.......................................................
105
6.2
ZENER
MODEL
FOR
MICROSTRUCTURE
REFINEMENT
........................................................................
109
6.2.1
MICROSTRUCTURE
REFINEMENT
MODEL
FOR
NB
ALLOYED
H11
TOOL
STEEL
...........................
111
6.2.2
MODEL
VALIDATION
BY
DIFFERENT
WIRE
MATERIAL
............................................................
112
6.3
SUMMARY
...................................................................................................................................
116
7
HEAT
TREATMENT
OF
MATERIALS
DEPOSITED
BY
WP-LMD
PROCESS
AND
PROCESS
ADAPTATION
FOR
COMPLEX
GEOMETRIES
........................................................................................................
117
7.1
HEAT
TREATMENT
OF
MATERIALS
DEPOSITED
BY
WP-LMD
PROCESS
...........................................
117
7.1.1
HEAT
TREATMENT
STEPS
................................................................................................
117
7.1.2
RESULTS
AND
DISCUSSION
..............................................................................................
120
7.2
STEP
3:
CASE
STUDY
FOR
PROCESS
ADAPTATION
FOR
COMPLEX
GEOMETRIES
................................
124
7.2.1
DIE
SELECTION
..............................................................................................................
124
7.2.2
DEVELOPMENT
OF
COATINGS
VIA
WP-LMD
PROCESS
....................................................
126
7.2.3
ANALYSIS
OF
COATINGS
...................................................................................................
126
7.3
SUMMARY
...................................................................................................................................
128
8
SUMMARY
AND
OUTLOOK
...........................................................................................................
131
8.1
SUMMARY
...................................................................................................................................
131
8.2
OUTLOOK
.....................................................................................................................................
132
BIBLIOGRAPHY
.....................................................................................................................................
133
APPENDIX
..............................................................................................................................................
A
A
CNC
CODE
.....................................................................................................................................A
B
FIGURE
APPENDIX
...........................................................................................................................
H
C
TABLE
APPENDIX
............................................................................................................................
H
|
adam_txt |
TABLE
OF
CONTENTS
ABSTRACT
.
ILL
LIST
OF
FIGURES
.
V
LIST
OF
TABLES
.
XI
SYMBOLS
AND
ABBREVIATIONS
.
XIII
1
INTRODUCTION
.
17
2
STATE
OF
THE
ART
IN
RESEARCH
AND
INDUSTRY
.
21
2.1
HOT-WORK
TOOL
STEELS
.
21
2.1.1
HOT-WORK
TOOL
STEEL
INVESTIGATED
IN
THIS
STUDY-
H11
.
22
2.2
MANUFACTURING
ENGINEERING
OF
H11
TOOL
STEEL
.27
2.2.1
CONVENTIONAL
MANUFACTURING
.
27
2.2.2
ADDITIVE
MANUFACTURING
.
29
2.3
FAILURE
MECHANISMS
IN
H11
TOOL
STEEL
.
41
2.3.1
FAILURE
MECHANISMS
.
41
2.3.2 EXAMPLES
OF
DIE
FAILURE
BY
WEAR
AND
HEAT
CHECKING
MECHANISMS
.
43
2.4
SUMMARY
.
47
3
WP-LMD
FOR
LOCALLY
MODIFIED
PROPERTIES
OF
FILL
-
THEORY
.
49
3.1
HARDENING
AND
TOUGHENING
BY
CARBIDES
.
49
3.1.1
CLASSICAL
MODEL
FOR
DIMPLED
RUPTURE
.
50
3.1.2
OROWAN
MECHANISM
.
51
3.2
HARDENING
AND
TOUGHENING
BY
STATE-OF-THE-ART
TECHNOLOGY
.
52
3.2.1
PROCESS
TECHNOLOGY
.
52
3.2.2
ALLOY-DESIGN
TECHNOLOGY
.
56
3.3
SUMMARY
.
56
4
OBJECTIVES
AND
METHODOLOGY
.57
4.1
OBJECTIVES
.
57
4.2
METHODOLOGY
.
58
5
WP-LMD
FOR
LOCALLY
MODIFIED
PROPERTIES
OF
FILL
-
EXPERIMENT
.
61
5.1
EXPERIMENTAL
PROCEDURE
.
61
5.1.1
MATERIALS
.
61
5.1.2
EXPERIMENTAL
SET-UP
.
63
5.1.3
WP-LMD
PROCESS
.
64
5.2
DESIGN
OF
EXPERIMENT
.
65
5.2.1
STEP
1:
WP-LMD
PROCESS
DEVELOPMENT
.
65
5.2.2
STEP
2:
TRACK
AND
BLOCK
BUILDING
VIA
WP-LMD
PROCESS
.
69
5.3
RESULTS
AND
DISCUSSION
.
71
5.3.1
STEP
1:
WP-LMD
PROCESS
DEVELOPMENT
.
71
5.3.2
STEP
2:
TRACK
AND
BLOCK
BUILDING
VIA
WP-LMD
PROCESS
.
90
5.4
SUMMARY
.98
6
MODELING
OF
HARDNESS
AND
MICROSTRUCTURE
REFINEMENT
IN
WP-LMD
PROCESS.
101
6.1
HARDNESS
MODELS
.
101
6.1.1
HARDNESS
MODEL
BASED
ON
SOLIDIFICATION
RATE
.
103
6.1.2
HARDNESS
MODEL
BASED
ON
INVERSE
HALL-PETCH
.
105
6.2
ZENER
MODEL
FOR
MICROSTRUCTURE
REFINEMENT
.
109
6.2.1
MICROSTRUCTURE
REFINEMENT
MODEL
FOR
NB
ALLOYED
H11
TOOL
STEEL
.
111
6.2.2
MODEL
VALIDATION
BY
DIFFERENT
WIRE
MATERIAL
.
112
6.3
SUMMARY
.
116
7
HEAT
TREATMENT
OF
MATERIALS
DEPOSITED
BY
WP-LMD
PROCESS
AND
PROCESS
ADAPTATION
FOR
COMPLEX
GEOMETRIES
.
117
7.1
HEAT
TREATMENT
OF
MATERIALS
DEPOSITED
BY
WP-LMD
PROCESS
.
117
7.1.1
HEAT
TREATMENT
STEPS
.
117
7.1.2
RESULTS
AND
DISCUSSION
.
120
7.2
STEP
3:
CASE
STUDY
FOR
PROCESS
ADAPTATION
FOR
COMPLEX
GEOMETRIES
.
124
7.2.1
DIE
SELECTION
.
124
7.2.2
DEVELOPMENT
OF
COATINGS
VIA
WP-LMD
PROCESS
.
126
7.2.3
ANALYSIS
OF
COATINGS
.
126
7.3
SUMMARY
.
128
8
SUMMARY
AND
OUTLOOK
.
131
8.1
SUMMARY
.
131
8.2
OUTLOOK
.
132
BIBLIOGRAPHY
.
133
APPENDIX
.
A
A
CNC
CODE
.A
B
FIGURE
APPENDIX
.
H
C
TABLE
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