Ett steg närmare klimatsmarta flygmotorer
Tahira Razas är en av få i världen som studerat svetsbarheten i komponenter som producerats genom additiv tillverkning med pulverbädd, och hennes forskning öppnar helt nya möjligheter att tillverka flyg- och rymdmotorer mer klimatsmart.
Klimatsmarta material och produktionsprocesser står högt på flyg- och rymdindustrins agenda, och intresset för laserbaserad additiv tillverkning med pulverbädd, L-PBF,är stort eftersom den kan komplettera andra tillverkningsmetoder som gjutning och smide.
Forskning kring ämnet är därför en viktig pusselbit för att industrin ska kunna bygga lättare flygmotorer och rymdapplikationer snabbare och mer resurseffektivt.
Med L-BPF byggs komponenten upp genom att man smälter metallpulver med laser som energikälla. Fördelarna med L-PBF är dels att det går snabbare, men även att det krävs mindre material och energi vilket gör metoden mer skonsamt för miljön.
Högskolan Väst driver sedan flera år internationellt ledande forskning inom den här tillverkningsmetoden. Tahira Razas, forskare vid Högskolan Väst, forskar om laserbaserad additiv tillverkning med pulverbädd. Hon är först ut med att studera svetsbarheten i komponenter byggda i legeringen 718.
– Tillverkare vill kunna svetsa samman små delar som tillverkats med L-PBF för att bygga större, mer komplexa komponenter, exempelvis delar till flygmotorer. En avgörande faktor är hur materialet påverkas när man svetsar i det. Material reagerar på olika sätt och det gäller att eliminera defekter i slutprodukten, förklarar Tahira.
Tahira har undersökt vilka processparametrar som fungerar bäst för den här tillverkningsmetoden och hon är först med att studera svetsbarheten i komponenter byggda i legeringen 718.
– I den mikrostruktur som bildas i legeringen 718 vid produktion med pulverbäddsmetoden finns det utskiljningar som kan påverka mekaniska egenskaper och svetsbarhet. Det är framförallt när dessa utskiljningar utsätts för återuppsmältning under svetsning som sprickbildning kan uppstå. Jag har undersökt om och i så fall hur man ska göra för att undvika dessa sprickor, säger Tahira.
Tahira har testat att utsätta metallen för olika typer av värmebehandling före och efter svetsningen. Testresultaten analyserade hon med hjälp av avancerad elektronmikroskopi på University of Manitoba i Kanada där hon arbetade under tre månader.
Testerna visade bland annat att svetsbarheten försämrades i olika utsträckning efter de olika värmebehandlingarna. Materialet blev extra känsligt för sprickbildning när komponenten utsattes för varmisostatisk pressning innan svetsning. Det visade sig också att svetsriktningen, i förhållande till komponentens byggriktning, påverkar sprickbildningen påtagligt.
– Det är svårt att helt undvika defekter i produkter gjorda genom additiv tillverkning med pulverbädd, men med full kontroll över var och hur defekterna uppträder kan tillverkningsmetoden ändå vara mycket relevant för industrin. Mitt arbete är ett första steg i att öka kunskapen om svetsbarheten för de här specifika förutsättningarna, säger Tahira.
Tahira har genomfört sin forskning i nära samarbete med GKN Aerospace i Trollhättan.
