Influence of the build orientation and of the fabrication procedure on the fatigue strength of DMLS manufactured 15-5 PH stainless steel

The present study is focused on the fatigue strength of 15-5 PH stainless steel parts built by Direct Metal Laser Sintering. Four sets of specimens were manufactured, mechanically and thermally treated and tested under rotating bending fatigue. The samples of the first two sets were built respectively with their longitudinal axis perpendicular or parallel to the vertical stacking direction. In both cases, a 1mm allowance was uniformly distributed. The samples of the third and the fourth sets were similarly generated, while lying horizontally or standing vertically with respect to the base-plate. The samples of the last two sets were built with cylindrical shape and with a 3mm allowance at gage. The results indicate that, considering the first two sets, the fatigue limit, approximately 39% of the ultimate strength, is almost independent of the build orientation. Conversely, the samples with incremented allowance, which required significant machining at gage, exhibit a much higher fatigue limit, very close to the commonly accepted reference value of one-half of the ultimate strength. Moreover, in this case, a better response was obtained when the load direction lies on the layer plane.

Il presente studio si focalizza sulla resistenza di parti in acciaio inossidabile 15-5 PH, costruite tramite Direct Metal Laser Sintering. Quattro serie di provini sono state realizzate, trattate meccanicamente e termicamente e provate a fatica a flessione rotante. I provini delle prime due serie sono stati costruiti con il loro asse longitudinale rispettivamente perpendicolare o parallelo alla direzione di accrescimento verticale. In entrambi i casi un sovrametallo di 1mm era uniformemente distribuito. I provini della terza e della quarta serie sono stati allo stesso modo costruiti orizzontalmente e verticalmente rispetto al basamento, con un sovrametallo di 3mm al tratto utile. I risultati indicano che, considerando le prime due serie, il limite di fatica, approssimativamente il 39% del carico di rottura, è quasi indipendente dalla direzione di accrescimento. Al contrario, i provini con maggiore sovrametallo, il che ha richiesto un significativa rimozione di materiale al tratto utile, presentano un limite di fatica molto più alto e molto prossimo al valore di riferimento comunemente accettato della metà del carico di rottura. Inoltre, in questo caso, una migliore risposta è stata ottenuta quando la direzione del carico giace sul piano degli strati depositati.