Effect of post treatments on the properties of AlSi10Mg samples produced via selective laser melting

Selective Laser Melting (SLM) is an additive manufacturing technology that allows to build layer by layer metal alloys components. Its industrial application can lead to many advantages with respect to conventional manufacturing technologies. Anyway, if the component built via SLM was structural, it would be necessary to carry out some assessments to check its applicability. SLM built components usually exhibit excellent static properties thanks to the very high thermal gradients that characterize the process itself; on the contrary, they show very poor dynamic properties. In case of time dependent load, it would be therefore necessary to carry out some post treatments to enhance the performances. The present thesis work has the aim of studying the effect of post processing treatments including sand blasting, shot peening as well as peak hardening on physical, microstructural and mechanical properties of aluminium alloy (AlSi10Mg) samples produced via SLM. A detailed experimental campaign allowed to compare mechanical performances of the as built sample with those after surface treatments and also the peak hardening thermal treatment. Different combinations of the aforementioned treatments were considered to investigate their synergical effect. Results highlight that, through appropriate post treatment parameters it is possible to obtain physical, static and dynamic properties at least comparable to those of conventionally manufactured material. Residual stresses in SLM can be very high, leading to cracks, distortions and reduction of mechanical performances. A numerical analysis is developed with the aim of estimating residual stresses, in such a way to understand the factors of influence. Results show an oscillating trend of residual stresses and highlight the dependence of this latter upon some of the main processing parameters.

La fusione laser selettiva (SLM) é una tecnologia additiva che rende possibile la costruzione "strato su strato" di componenti in leghe metalliche. La sua applicazione in ambito industriale puó portare a molti vantaggi rispetto alle tecnologie convenzionali. Tuttavia, qualora l’utilizzo finale del componente costruito con la suddetta tecnologia fosse strutturale, risulterebbe necessario eseguire apposite verifiche per valutarne l’applicabilitá. I componenti prodotti via SLM hanno solitamente eccellenti proprietá statiche grazie agli elevati gradienti di solidificazione che caratterizzano il processo; al contrario, risultano molto carenti per quanto riguarda le proprietá dinamiche. Nel caso in cui il carico variasse nel tempo, potrebbe quindi essere necessario eseguire trattamenti di post processo per migliorarne le prestazioni. Il presente lavoro di tesi ha come obiettivo lo studio dell’effetto dei trattamenti di post processo, tra cui pallinatura, sabbiatura e trattamento termico T6 sulle propretá fisiche, microstrutturali e meccaniche di provini in lega di alluminio (AlSi10Mg) prodotti via SLM. Una dettagliata campagna sperimentale ha reso possibile la comparazione delle prestazioni meccaniche ottenute prima e dopo l’applicazione dei suddetti trattamenti. Sono state inoltre considerate diverse combinazioni dei trattamenti in modo tale da studiarne anche l’effetto sinergico. I risultati mostrano che attraverso opportuni parametri di post processo é possibile ottenere proprietá statiche, dinamiche e fisiche almeno confrontabili con quelle del materiale fabbricato con tecniche convenzionali. Gli sforzi residui dovuti al processo SLM possono essere molto alti e portare a cricche, distorsioni e riduzioni delle prestazioni dinamiche. Un’analisi numerica é stata sviluppata con l’obiettivo di stimare gli sforzi residui, in modo tale da capirne i fattori di influenza. I risultati mostrano un andamento oscillante degli sforzi residui ed evidenziano la dipendenza di questi ultimi da alcuni tra i principali parametri di processo.