2026-05-07T12:44:37Zhttps://riubu.ubu.es/oai/requestoai:riubu.ubu.es:10259/75232023-03-11T01:05:18Zcom_10259_4201com_10259_5086com_10259_2604col_10259_4505
Repositorio Institucional de la Universidad de Burgos
author
Díaz Portugal, Andrés
author
Cuesta Segura, Isidoro Iván
author
Alegre Calderón, Jesús Manuel
2023-03-10T09:19:15Z
2023-03-10T09:19:15Z
2022-06
2792-4246
http://hdl.handle.net/10259/7523
La Fabricación Aditiva permite la producción optimizada de geometrías complejas. Las propiedades de tracción entallada
de la aleación Ti-6Al-4V se estudian numéricamente en este trabajo considerando el método de Selective Laser Melting
(SLM) y diferentes condiciones de post-proceso. La formación de una capa frágil enriquecida con oxígeno o “alpha case”
también se reproduce aquí para atmósferas no inertes aprovechando esquemas numéricos para el agrietamiento asistido
por hidrógeno. La reducción local de la energía de fractura en función de la concentración de oxígeno se implementa en
un modelo de Phase Field para la nucleación y propagación de grietas. Se modelizan diferentes probetas de tracción
entallada en Comsol Multiphysics. El análisis es secuencial: la entrada y difusión de oxígeno se simulan para diferentes
temperaturas y tiempos de permanencia, reproduciendo procesos típicos de SLM y HIP y diferentes presiones parciales
de oxígeno. En un segundo paso, se simula el ensayo mecánico de tracción y se resuelve el problema de Phase Field
considerando una reducción lineal de la tenacidad a fractura en función de la concentración de oxígeno. Se evalúan los
efectos del valor de la longitud característica y del comportamiento plástico. Los resultados muestran que el marco
numérico actual, después de una necesaria calibración de parámetros, es capaz de predecir la influencia del post-proceso
termomecánico en la fractura de componentes entallados.
Additive Manufacturing enables cost-effective production of complex geometries. Notched tensile properties of Ti-6Al4V alloy are here numerically studied considering the Selective Laser Melting (SLM) method and different postprocessing conditions. The formation of an oxygen-enriched brittle layer or an “alpha case” in Ti-6Al-4V is also
reproduced for non-inert atmospheres. Exploiting other Finite Element frameworks for environmentally assisted cracking,
e.g. hydrogen embrittlement models, the local reduction of fracture energy as a function of oxygen concentration is
implemented in a Phase Field model for crack nucleation and propagation. Different notched tensile specimens are
modelled in Comsol Multiphysics. The analysis is sequential: oxygen uptake and diffusion are simulated for different
temperatures and dwell times, reproducing typical SLM and HIP processes and different partial pressures of oxygen. In
a second step, mechanical tensile testing is simulated, and the damage Phase Field scheme is solved considering a linear
reduction of fracture toughness as a function of oxygen concentration. The effects of the characteristic length value and
of plastic behaviour are evaluated. Results show that the present framework, after parameter calibration, is able to predict
the influence of thermomechanical post-processing on notch fracture.
eng
Fractura entallada
Fabricación aditiva
Ti-6Al-4V
Phase Field
Notched fracture
Additive manufacturing
Modelling alpha case formation and embrittlement for Ti-6Al-4V produced by additive manufacturing and subjected to thermomechanical post-processing
info:eu-repo/semantics/article
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