Enhancement in fatigue behaviour of a notched laser powder bed fusion AlSi10Mg by laser shock peening treatment

Additive Manufacturing is very rapid growing technology due to its high capabilities in producing the complicate geometries with customized features for a wide range of applications. But the AM parts exhibit poor surface quality in the as-built Configuration. Due to layer-by-layer deposition technique and partial fused powder produces the surface defects and surface imperfections leading to a notably irregular surface morphology. This irregular surface roughness can have detrimental effect on the mechanical properties like fatigue performance, wear and scratch resistance and corrosion resistance of the AM parts. By implementing post-processing methods can efficiently decreases the negative effects of internal and surface defects of as-built laser powder bed fusion (LPBF) materials. In this thesis work, the influences of different post-treatments including T6 thermal treatment and laser shock peening individually and synergistically together with electro-chemical polishing were investigated on microstructure, surface morphology and roughness, hardness and residual stresses as well as rotating bending fatigue behavior of narrow notched LPBF AlSi10Mg Specimen. The experimental results indicated that applying laser shock peening can close the sub-surface pores up to the depth of few µm from surface with overall mean porosity reduction of in the heat-treated samples. In addition to it, it was found that applying hybrid post-treatment of heat treatment + laser shock peening + electro-chemical polishing can improve the fatigue behavior remarkably up to times higher compared to the as-built state.

La produzione additiva è una tecnologia in rapida crescita grazie alle sue elevate capacità di produrre geometrie complesse con caratteristiche personalizzate per un'ampia gamma di applicazioni. Ma le parti AM mostrano una scarsa qualità della superficie nella configurazione as-built. A causa della tecnica di deposizione strato per strato e la polvere fusa parziale produce i difetti superficiali e le imperfezioni superficiali che portano a una morfologia superficiale notevolmente irregolare. Questa rugosità superficiale irregolare può avere un effetto negativo sulle proprietà meccaniche come le prestazioni a fatica, la resistenza all'usura e ai graffi e la resistenza alla corrosione delle parti AM. Implementando metodi di post-elaborazione, è possibile ridurre in modo efficiente gli effetti negativi dei difetti interni e superficiali dei materiali LPBF (as-built laser powder bed fusion). In questo lavoro di tesi, sono state studiate le influenze di diversi post-trattamenti tra cui il trattamento termico T6 e la pallinatura per shock laser individualmente e sinergicamente insieme alla lucidatura elettrochimica sulla microstruttura, morfologia superficiale e rugosità, durezza e sollecitazioni residue, nonché comportamento a fatica a flessione rotante di campione LPBF AlSi10Mg con dentellatura stretta. I risultati hanno indicato che l'applicazione della pallinatura a shock laser può chiudere i pori sotto la superficie fino alla profondità di µm dalla superficie con una riduzione complessiva della porosità media nei campioni trattati termicamente. Inoltre, è stato riscontrato che l'applicazione di un post-trattamento ibrido di trattamento termico + pallinatura laser + lucidatura elettrochimica può migliorare il comportamento a fatica notevolmente fino a volte rispetto allo stato dicostruzi.