Μελέτη μικροδομών & χαρακτηριστικών χαλύβδινων αναπτυγμάτων μέσω προσθετικής κατασκευής με χρήση τόξου με τηκόμενο υλικό πλήρωσης

Κολιός, Απόστολος; Kolios, Apostolos

dc.contributor.author	Κολιός, Απόστολος	el
dc.contributor.author	Kolios, Apostolos	en
dc.date.accessioned	2024-03-26T09:11:16Z
dc.date.available	2024-03-26T09:11:16Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/59052
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.26748
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Προσθετική Μηχανική	el
dc.subject	Τρισδιάστατη Εκτύπωση Μεταλλικών Υλικών	el
dc.subject	Metal 3D Printing	en
dc.subject	Wire Arc Additive Manufacturing	en
dc.title	Μελέτη μικροδομών & χαρακτηριστικών χαλύβδινων αναπτυγμάτων μέσω προσθετικής κατασκευής με χρήση τόξου με τηκόμενο υλικό πλήρωσης	el
dc.title	Wire arc additive manufacturing	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Προσθετική Κατασκευή	el
heal.classification	Τρισδιάστατη Εκτύπωση	el
heal.classification	3D Printing	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-10-27
heal.abstract	Τα κράματα του σιδήρου και συγκεκριμένα οι κοινοί ανθρακούχοι χάλυβες χαμηλού άνθρακα, είναι υλικά γνωστά απ’ την αρχαιότητα, για τις εξαιρετικές μηχανικές και φυσικές ιδιότητες τους. Οι ποικιλία των μεταλλουργικών φάσεων που μπορούν να δώσουν όταν κατεργαστούν κατάλληλα είναι το ισχυρότερό τους όπλο. Στην αρχαιότητα, ο ανθρακούχος χάλυβας χρησιμοποιήθηκε σε ποικίλες πτυχές της καθημερινότητας, καθώς και στη κατασκευή πολεμικών εργαλείων. Σε μετέπειτα στάδιο, εφαρμόστηκε και στο κατασκευαστικό κλάδο, στο εσωτερικό των κτηρίων στις κολώνες οπλισμένου σκυροδέματος. Οι μηχανικές ιδιότητες και η αντοχή του σε καταπονητικά φαινόμενα που αντιμετώπισε ήταν άριστη, γι’ αυτό η χρήση του συνεχίζεται και στις μέρες μας. Αυτή την εποχή και καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται ραγδαία, λύσεις όπως η τρισδιάστατη εκτύπωση έρχονται δυναμικά να αντικαταστήσουν τις κλασσικές τεχνικές κατασκευής, με μεθόδους όπως η WAAM. Μέσω αυτών των μεθόδων, επιτυγχάνεται ταχύτερη προτυποποίηση και μείωση απωλειών πρώτης ύλης. Το βασικό μειονέκτημα των παραμενουσών τάσεων, επιλύεται με διάφορους τρόπους, όπως ο αυστηρότερος έλεγχος των συνθηκών εκτύπωσης. Στη παρούσα διπλωματική εργασία μελετώνται η μικροδομή και οι μηχανικές ιδιότητες τριών δοκιμίων χάλυβα ER70 S-6, που παρήχθησαν μέσω της τεχνικής WAAM. Για το κάθε δοκίμιο εφαρμόστηκε διαφορετική τεχνική απόψυξης. Για το πρώτο δε χρησιμοποιήθηκε ψύξη, για το δεύτερο αξιοποιήθηκε συμπιεσμένος αέρας και για το τρίτο συνδυασμός αέρα και υδροψεκασμού. Για τον πλήρη χαρακτηρισμό των μικροδομών πραγματοποιήθηκε μελέτη με τη βοήθεια του Ηλεκτρονικού Μικροσκοπίου Σάρωσης (SEM), σε συνδυασμό με την στοιχειακή ανάλυση Ακτίνων Χ (Energy Dispersive Spectroscopy – EDS). Επιπλέον για την ταυτοποίηση των φάσεων και των μικρογραφικών συστατικών, αλλά και των προτιμητέων κρυσταλλογραφικών επιπέδων ανάπτυξης, πραγματοποιήθηκε περιθλασιμετρία Ακτίνων Χ (X-Ray Diffraction – XRD). Απ’ τη παραπάνω πειραματική διαδικασία προέκυψε πως κατά την αύξηση του ρυθμού απόψυξης των δοκιμίων, προέκυψε και αύξηση της σκληρότητας του υλικού, λόγω μείωσης του μεγέθους των κόκκων αυτού. Στο σύνολο των δοκιμίων, παρατηρήθηκε ανισοτροπία με πολλές διαφορετικές φάσεις παρούσες. Σημαντική είναι η παρατήρηση, πως η αύξηση της ταχύτητας σάρωσης οδήγησε σε παράλληλη αύξηση του αριθμού των ατελειών στη μάζα των δοκιμίων. Επομένως, ανάλογα με τις τελικές ιδιότητες του υλικού πρέπει να ρυθμίζεται και η εκτύπωση.	el
heal.abstract	Iron alloys, specifically low-carbon steels, have been known materials since ancient times for their exceptional mechanical and physical properties. The variety of metallurgical phases they can provide when processed appropriately is their strongest asset. In antiquity, carbon steel was used in various aspects of daily life, as well as in the production of weapons. Later on, it was also applied in the construction industry within the interior of reinforced concrete columns. Its mechanical properties and resistance to wear and tear were excellent, which is why its use continues to this day. In this era of rapid technological advancement, solutions like three-dimensional printing are dynamically replacing traditional construction techniques, with methods such as Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). Through these methods, faster prototyping and reduced raw material wastage are achieved. The main disadvantage of residual stresses is addressed in various ways, such as stricter control of printing conditions. This thesis examines the microstructure and mechanical properties of three samples of ER70 S-6 steel, which were produced using the WAAM technique. Different cooling techniques were applied to each sample: the first was without cooling, the second used compressed air, and the third used a combination of air and water spray. A study of microstructures was conducted using Scanning Electron Microscopy (SEM), in combination with Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) for elemental analysis. Furthermore, X-ray Diffraction (XRD) was performed to identify phases, micrographic constituents, and preferred crystallographic growth planes. From the above experimental process, it was found that increasing the cooling rate of the samples led to an increase in material hardness due to a reduction in grain size. In all samples, anisotropy with many different phases present was observed. It is important to note that increasing the scanning speed resulted in a simultaneous increase in the number of defects in the mass of the samples. Therefore, depending on the final properties of the material, the printing process must be adjusted properly.	en
heal.advisorName	Τσακιρίδης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Τσακιρίδης, Πέτρος	el
heal.committeeMemberName	Φούρλαρης, Γεώργιος	el
heal.committeeMemberName	Δεληγιάννης, Σταύρος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών. Εργαστήριο Μεταλλογνωσίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	90 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false