Comportamiento a fatiga de piezas de titanio (Ti-6Al-4V) fabricadas mediante Selective Laser Melting

Con el objetivo de comprender en mayor profundidad el comportamiento a fatiga de metales fabricados mediante AM (Additive Manufacturing), el presente proyecto estudia el efecto que diferentes parámetros tales como la rugosidad, los defectos, las tensiones residuales y los tratamientos superficiales aplicados tras la fabricación, tienen sobre el mismo. Para ello, se dispone de 30 probetas de Ti-6Al-4V procesadas mediante un tipo de fabricación aditiva conocida como Selective Laser Melting. Para analizar el efecto de los tratamientos superficiales, todas las muestras se dividieron en cinco grupos de seis muestras para cada grupo de forma que cada grupo fue sometido a un tratamiento diferente antes del ensayo. Los tratamientos seleccionados para ser aplicados a las muestras en estudio han sido shot peening, shot peening + CASE, laser peening e HIP. Además, a todos los grupos se les ha aplicado previamente un tratamiento térmico y un proceso de sand-blasting. Con el fin de comparar los resultados obtenidos para los distintos tratamientos con el estado original de las muestras, a uno de los cinco grupos no se le fue aplicado ningún tratamiento adicional. Para estudiar la resistencia a fatiga de las piezas, se han realizado ensayos de flexión en cuatro puntos sobre la totalidad de las muestras. A partir de los resultados obtenidos se ha realizado una comparación de las vidas a fatiga de las diferentes probetas en función del tratamiento superficial aplicado a través de las respectivas curvas S-N para cada grupo. Por otra parte, igualmente en función del tratamiento superficial aplicado, se ha realizado una comparación de los resultados obtenidos de rugosidad y tensiones residuales presentes en las diversas muestras. Para la realización de las mediciones de rugosidad se ha usado un rugosímetro proporcionado por el CAM y para la obtención de las tensiones residuales se ha utilizado un equipo de medición de tensiones basado en la técnica de la perforación del orificio propor
The present project studies the effect that different parameters such as the roughness, the defects, the residual stresses and the surface treatments, have on the fatigue behavior of metals AM with the aim of understanding it more in detail. For this, 30 samples of Ti-6Al-4V processed by an additive manufacturing type known as Selective Laser Melting are available. To analyze the effect of the surface treatments, all the samples were divided into five groups of six samples for each group so that each group was subjected to a different treatment before the test. The treatments selected to be applied to the samples under study have been Shot Peening, Shot Peening + CASE, Laser Peening and HIP. In addition, all groups have been previously applied a heat treatment and a sand blasting process. In order to compare the results obtained for the different treatments with the original state of the samples, no additional treatment was applied to one of the five groups. To study the fatigue resistance of the pieces, bending tests have been carried out in four points on all the samples. Based on the results obtained, a comparison of the fatigue lives of the different specimens was made according to the surface treatment applied through the respective S-N curves for each group. On the other hand, also according to the surface treatment applied, a comparison of the obtained results of roughness and residual tensions present in the samples was carried out. To make the roughness measurements was used a rugosimeter provided by the CAM and to obtain the residual stresses was used a stress measurement equipment based on the orifice drilling technique provided by the Mechanical Engineering Laboratory. Finally, a 2D model was carried out at Ansys in order to study the fatigue behavior of the samples taking into account the residual compressive stresses introduced by the surface treatments applied.