התעייפות היא תופעה של התקדמות סדק תחת עומס מחזורי. חקר התופעה חשוב מכיוון שהרבה מהכישלונות של רכיבים הנדסיים נגרמים מהתעייפות. במחקר זה נבדקה עמידות בהתעייפות לדגמי AlSi10Mg שיוצרו בתהליך ריבוד באמצעות לייזר AM- SLM. הוכנו 75 מוטות שנבנו בכיוון Zמהם הוכנו באמצעות עיבוד שבבי דגמים תקניים. 55 דגמים עברו לאחר הבנייה טיפול שחרור מאמצים (Stress Relief). מתוכם13 דגמים עברו כבישה איזוסטטית חמה hot isostatic pressing) (HIP בשתי טמפרטורות (250,500˚C), 20 דגמים עברו טיפול פני שטח באמצעות shot peening עם כדוריות פלדה וקרמיות, 22 הדגמים הנותרים עברו ליטוש פני השטח. 20 דגמים נוספים נבדקו במצב לאחר הבניה, כאשר מחציתם עברו ליטוש של פני השטח. במחקר זה נבדקה התנגדות להתעייפות בטווח רחב, מ- LCF-Low Cycle Fatigue ועד ל- HCF-High Cycle Fatigue. הניסויים בוצעו בהעמסה מחזורית בשיטת הקורה הסובבת (rotating beam). נערכה השוואה בין שיטת ייצור בריבוד לשיטת ייצור קונבנציונאלית לדגמי אלומיניום 6061, ונבדקה השפעת הטיפולים שבוצעו אחרי הבניה על העמידות בהתעייפות. אפיון המקרו והמיקרו-מבנה, טיב פני השטח ומורפולוגית פני השבר התבצע באמצעות מיקרוסקופ אופטי OM ומיקרוסקופ אלקטרונים סורק ברזולוציה גבוהה HRSEM, תוך בדיקת ההרכב עם ספקטרומטר – EDS. נבדקה קשיות וצפיפות הדגמים, ולבסוף נבנו עקומות מאמץ, S , כתלות במספר הסיבובים, N, לקבלת עקומת S-N סטנדרטית.
התוצאות מראות כי לטיפולי ה HIP שנעשו במטרה להגדיל את צפיפות הדגם השפעה שלילית על התנהגות החומר בהתעייפות. טיפול פני השטח באמצעות shot peening מוביל לשיפור משמעותי לעמידות בהתעייפות בעיקר בעומסים הנמוכים. נמצא כי הצפיפות התחילית של החומר משפיעה על התוצאות. חשוב לציין שדגמים שלא עברו טיפול שחרור מאמצים הפגינו עמידות בהתעייפות הגדולה ביותר לעומת הדגמים המרובדים, אך עדיין נמוכה ביחס לאלומיניום 6061. המסקנות העיקריות מניסויי ההתעייפות הן שהטיפול בפני השטח באמצעות shot peening משפר את העמידות בהתעייפות בשני התחומים LCF ו-HCF. לעומת זאת ביצוע טיפול HIP בטמפרטורה נמוכה לא גרם לעליה בצפיפות ולא מביא לשיפור בעמידה בהתעייפות. בהתבסס על התוצאות, מוצע כי עבור תנאי עבודה בתחום LCF אין לבצע טיפול שחרור מאמצים או HIP, ועבור תנאי עבודה בתחום HCF היות ונדרש חומר בעל משיכות גדולה יותר יש לבצע טיפול שחרור מאמצים.
פרסום
מאת :נאור אלעד אוזן,אב"ג
