Effect of Laser Forming on Material Properties of AISI 304 steel: Varying Laser Power
Author
Andersen, Frederik Mølbak
Term
4. semester
Education
Publication year
2024
Submitted on
2024-05-31
Pages
68
Abstract
Laser forming is a contact-free way to deform metal by heating and cooling it so it expands and contracts, causing permanent (plastic) deformation. To use this technique in industry, we need to understand how laser forming changes material properties. This study aims to develop a method for producing laser-formed test pieces that are suitable for property measurements and help isolate the effect of laser forming itself. The proposed process has three steps: (1) mechanically bending standard “dog-bone” specimens (the narrowed shape used for tensile tests), (2) annealing to remove the effects of bending, and (3) straightening the specimens using laser forming. Due to equipment problems, the annealing step could not be performed in this work. Three sample groups were produced using maximum laser powers of 350 W, 400 W, and 450 W. We examined microstructure, Vickers hardness, and tensile and fatigue behavior, and compared the results with a reference group. Findings show that grain size increased near the laser-irradiated surface compared with the reference material. Through the thickness, hardness was generally higher and showed a wavy, sine-like distribution. Tensile strength and elongation increased slightly after laser forming. Fatigue data showed large scatter, and no clear trend could be identified.
Laserformning er en berøringsfri metode til at deformere metal ved at opvarme og afkøle det, så det udvider sig og trækker sig sammen og derved gennemgår plastisk (varig) deformation. For at kunne bruge teknikken i industrien er det vigtigt at vide, hvordan laserformning påvirker materialets egenskaber. Denne undersøgelse har til formål at udvikle en metode til at fremstille laserformede prøver, som egner sig til forskellige egenskabstests, og samtidig isolere effekten af selve laserformningen. Den foreslåede proces består af tre trin: (1) mekanisk nedbukning af såkaldte “hundeben”-prøver (standardprøver til trækforsøg med indsnævring), (2) glødning (annealing) for at fjerne effekten af bøjning, og (3) retning af prøven ved hjælp af laserformning. På grund af udstyrsproblemer kunne glødningen ikke gennemføres i dette arbejde. Der blev fremstillet tre prøvegrupper med maksimal lasereffekt på hhv. 350 W, 400 W og 450 W. Prøverne blev undersøgt for mikrostruktur, Vickers-hårdhed samt træk- og udmattelsesegenskaber og sammenlignet med en referencegruppe. Resultaterne viser, at kornstørrelsen nær den laserbestrålede overflade blev større end i reference-materialet. Gennem tykkelsen var hårdheden generelt højere og viste en bølgeformet (sinusformet) fordeling. Trækstyrke og forlængelse steg en smule efter laserformning. Udmattelsesdata viste stor spredning, og der kunne ikke påvises klare tendenser.
[This apstract has been rewritten with the help of AI based on the project's original abstract]
Keywords