Fatigue response from internal holes of TiAl6V4 components produced by LPBF

• L. Borrego ^[1] ; J. Jesus ^[1] ; J.A.M. Ferreira ^[1] ; C. Capela ^[2] ; J.D. Costa ^[1]
  1. [1] Universidade de Coimbra

     Universidade de Coimbra

     Coimbra (Sé Nova), Portugal

     
  2. [2] Instituto Politécnico de Leiria

     Instituto Politécnico de Leiria

     Leiria, Portugal

     
• Localización: Revista española de mecánica de la fractura, ISSN-e 2792-4246, Nº. 1, 2021, págs. 181-185
• Idioma: inglés
• Enlaces
  • Texto Completo Ejemplar
• Resumen
  • español

    Laser Powder Bed Fusion (LPBF) es una tecnología de fabricación aditiva cada vez más utilizada en la producción de dispositivos médicos y piezas aeronáuticas que, en servicio, funcionan bajo cargas cíclicas, es decir, bajo fatiga. La respuesta a la fatiga de las piezas LPBF está controlada principalmente por fenómenos locales, como: las porosidades, la rugosidad de la superficie, las tensiones residuales y la microestructura. Se puede producir una reducción adicional de la resistencia a la fatiga por los efectos de concentración de tensión local. Muchas de estas aplicaciones se fabrican con aleación TiAl6V4, debido a su alta resistencia, bajo peso y excelente biocompatibilidad.

    Este trabajo analiza el efecto de la rugosidad superficial en la respuesta a la fatiga de piezas de aleación de titanio TiAl6V4, fabricadas por LPBF. En las pruebas de fatiga se utilizaron muestras redondas de hueso de perro, sintetizadas por Lasercusing®, con capas que crecen en la dirección de aplicación de la carga, y que contienen un canal interno en la dirección de aplicación de la carga. Se aplicó un tratamiento térmico de alivio de tensiones, consistiendo en calentamiento lento y controlado a 670 ° C, seguido de mantenimiento a 670 ° C ± 15 ° C durante 5 horas y finalmente enfriamiento a temperatura ambiente en el aire.

    Los resultados, trazados en términos de las curvas S-N, muestran que la resistencia a la fatiga está fuertemente influenciada por la rugosidad.

  • English

    Laser Powder Bed Fusion (LPBF) is one additive manufacturing (AM) technology, increasingly used in the production of medical devices and aeronautical parts, which, in service, work under cyclic loading, i.e. under the fatigue. Fatigue response of LPBF parts is mainly driven by local phenomenon, like: the porosities, surface roughness, residual stresses and microstructure. Additional fatigue strength reduction can be produced by local stress concentration effects. Many of these applications, are manufactured using TiAl6V4 alloy, because of its high strength, low weight and excellent biocompatibility.

    This work analyses the effect of surface roughness on the fatigue response of TiAl6V4 titanium alloy parts, manufactured by Laser Powder Bed Fusion (LPBF). In the fatigue tests, round dog bone specimens were used, synthesized by Lasercusing®, with layers growing in the direction of the load application, and containing an internal channel in the direction of application of the load. A stress relief heat treatment was applied, consisting of slow and controlled heating at 670 ° C, followed by maintenance at 670 ° C ± 15 ° C for 5 hours and finally by cooling to room temperature in the air.

    The results, plotted in terms of the S-N curves, show that the fatigue strength is strongly influenced by roughness.