Témakiírások
Lézeres felrakóhegesztéssel felvitt rétegek minőségének fejlesztése maraging acélokon
témakiírás címe
Lézeres felrakóhegesztéssel felvitt rétegek minőségének fejlesztése maraging acélokon
intézmény
doktori iskola
témakiíró
társtémakiíró
tudományág
témakiírás leírása
Az alakítószerszámok területén mindig is fokozott igény volt a nagy ötvözőtartalmú szerszámacélok hegesztésére, legyen szó javításról vagy a geometria módosításáról. Mind a lézeres hegesztés mind pedig a maraging acélok alkalmazása egészen új, innovatív kutatási lehetőségeket kínál. A maraging acélok nagy előnye a jó hegeszthetőséghez párosodó kimagasló szilárdság-szívósság arány. Hátrányuk, hogy a megfelelő szövetszerkezet kialakításához sokszor utólagos hőkezelést igényelnek. Túlzott hígulás esetén előfordulhat, hogy romlanak az egyes rétegek tulajdonságai. Ha a maraging acélok előnyeit párosítjuk a lézeres felrakóhegesztés különösen nagy tisztaságával, kis- és koncentrált hőbevitelével, reprodukálhatóságával és kontrolálhatóságával kimagasló mechanikai tulajdonságokkal bíró rétegek készíthetők el. A technológia intenzív hőciklusából adódóan azonban megnövekszik a rideg hőhatásövezet kialakulásának a veszélye. A kutatási program célja a felvitt rétegek minőségének fejlesztése a mechanikai tulajdonságok, valamint a dinamikus és az ismétlődő igénybevétellel szemben ellenállóképesség szempontjából.
A kutatás során:
• Elemezni kell a maraging acélok anyagtulajdonságait és hegeszthetőségét a lézeres és a hagyományos felrakóhegesztés szempontjából;
• Komplex szempontrendszer alapján össze kell hasonlítani a különböző maraging acélminőségeket;
• A felrakott maraging acélokat érő folyamatokat figyelembe véve kísérleti tervet kell kidolgozni fizikai szimulációs és hegesztési kísérletek elvégzésére;
• Vizsgálni kell a lézeres hegesztés paramétereinek (teljesítmény, hegesztési sebesség, védőgáz, munkagáz) és az alkalmazott hozaganyagoknak a szövetszerkezetre és a mechanikai tulajdonságokra való hatását;
• A dinamikus és az ismétlődő igénybevételre vonatkozó anyagvizsgálatok elvégzésével értékelni kell a felvitt rétegek tulajdonságait, valamint az alapanyag és a felvitt rétegek kapcsolatát.
• A különböző anyagminőségek esetén fel kell tárni a kapcsolatot a hígulási és az öregedési folyamat között;
• Ki kell dolgozni a technológiai folyamat fejlesztéséhez szükséges irányelveket és minőségi kritériumokat.
Kutatási feltételek: A téma kutatásához szükséges hegesztő berendezések (dióda, fiber és NdYAG lézerek) az ipari partnernél rendelkezésre állnak, beleértve a lézeres felrakó rendszereket, por- és huzal hozaganyaggal. Az Intézetben a különböző vizsgálóberendezések (GLEEBLE 3500 típusú fizikai szimulátor, műszerezett ütővizsgáló berendezés, MTS elektrohidraulikus univerzális anyagvizsgáló rendszerek, mikroszkópok, mikro- és makro keménységvizsgáló berendezések stb.), valamint a hegesztési folyamatok végeselemes modellezéséhez szükséges programrendszer (SYSWELD) rendelkezésre állnak.
Ipari háttér: az Intézet széleskörű hazai és nemzetközi kapcsolatrendszerrel rendelkezik, amelynek köszönhetően lehetőség nyílik az elméleti eredmények kísérleti ellenőrzésére valamint gyakorlati alkalmazására. A hegesztési kísérletek elvégzéséhez infrastruktúrát biztosító Budai Benefit Kft-vel (BuBenLaser) több évre visszamenő kutatási együttműködés van, amely PhD értekezésekben és közös publikációkban valósul meg.
Külföldi részképzés: az Intézet kiterjedt nemzetközi kapcsolatai lehetőséget biztosítanak külföldi partnerintézményekben történő rövidebb szakmai tanulmányúton (University of Oulu, Finnország; National R&D Institute for Welding and Material Testing, Románia), illetve külföldi részképzésen való részvételre, valamint nemzetközi kutatási projektekben való közreműködésre.
További elvárások:
• Nyelvtudás: a szakirodalom tanulmányozásához elengedhetetlen az angol nyelv megfelelő ismerete
• Előtanulmányok:
jó, vagy jeles MSc képzésben szerzett gépészmérnöki oklevél
anyagtudományi, anyagtechnológiai és hegesztési szakmai ismeretek
hegesztési területen szerzett szakmai tapasztalat
számítógépes programok (CAD, CAM, FEM) ismerete előnyös
Ajánlott irodalom a kutatómunkához:
• Pradeep, V.P.; Ravi Kumar K.: Wear Behavior of Additive Manufactured Maraging Steel Using Selective Laser Melting Technique, Journal of Materiials Engineering and Performance (2025) https://doi.org/10.1007/s11665-025-12203-4
• Deirmina, F.; Amirabdollahian, S.; Harris, L. et al.: Laser-Directed Energy Deposition of Dissimilar Maraging Steels with a Defect-Free Interface: Design for Improved Surface Hardness and Fracture Toughness; Metals and Materials International, 29, (2023) p. 2940–2954. https://doi.org/10.1007/s12540-023-01424-8
• Paul, C.; Vincic, J.; Wall, A. et al.: Investigation of micro-spot laser directed energy deposition of 18Ni-300 maraging steel towards repair applications, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 135, (2024) p. 4339–4357. https://doi.org/10.1007/s00170-024-14755-6
• Paul, C.; Malmyguine, M.; Tobber, L. et al.: Understanding the effects of shielding and carrier gas flows on the surface quality and defect formation during laser-directed energy deposition of 18Ni maraging steel, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 140, (2025) p. 2283–2293. https://doi.org/10.1007/s00170-025-16422-w
• Orhun Arslan, Ari, A.; Bayram, A. et al.: Optimization of Selective Laser Melting Process for Maraging 300 Steel: Investigation the Impact of Parameters on Porosity, Microstructure, and Mechanical Properties; Physics of Metals and Metallography, 125, (2024) p. 1540–1556. https://doi.org/10.1134/S0031918X23602056
• Molnár, A.: Termikus szórással készült NiCrBSi rétegek minőségének javítása lézersugaras újraolvasztással, Miskolci Egyetem, Miskolci Egyetem. Gépészmérnöki Kar. Sályi István Gépészeti Tudományok Doktori Iskola, PhD értekezés, Megjelenés/Fokozatszerzés éve: 2019
• Domokos, I; Pálinkás, S.; Fazekas, L.; Molnár, A.: Lézeres újraolvasztási technológia alkalmazása kultivátorkapák esetén, In: Barabás, István (szerk.) OGÉT 2023 : XXXI. Nemzetközi Gépészeti Konferencia, Kolozsvár, Románia : Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság Gépészeti Szakosztály (2023) 508 p. pp. 99-104.
• Sisodia, R.; Gáspár, M.; Draskóczi, L.: Effect of post-weld heat treatment on microstructure and mechanical properties of DP800 and DP1200 high-strength steel butt-welded joints using diode laser beam welding, Welding in the World, Vol. 64 (4), 2020. pp. 671-681. https://doi.org/10.1007/s40194-020-00867-6
• Gáspár, M.: Effect of Welding Heat Input on Simulated HAZ Areas in S960QL High Strength Steel, METALS 9:11, (2019) Paper: 1226
A kutatás során:
• Elemezni kell a maraging acélok anyagtulajdonságait és hegeszthetőségét a lézeres és a hagyományos felrakóhegesztés szempontjából;
• Komplex szempontrendszer alapján össze kell hasonlítani a különböző maraging acélminőségeket;
• A felrakott maraging acélokat érő folyamatokat figyelembe véve kísérleti tervet kell kidolgozni fizikai szimulációs és hegesztési kísérletek elvégzésére;
• Vizsgálni kell a lézeres hegesztés paramétereinek (teljesítmény, hegesztési sebesség, védőgáz, munkagáz) és az alkalmazott hozaganyagoknak a szövetszerkezetre és a mechanikai tulajdonságokra való hatását;
• A dinamikus és az ismétlődő igénybevételre vonatkozó anyagvizsgálatok elvégzésével értékelni kell a felvitt rétegek tulajdonságait, valamint az alapanyag és a felvitt rétegek kapcsolatát.
• A különböző anyagminőségek esetén fel kell tárni a kapcsolatot a hígulási és az öregedési folyamat között;
• Ki kell dolgozni a technológiai folyamat fejlesztéséhez szükséges irányelveket és minőségi kritériumokat.
Kutatási feltételek: A téma kutatásához szükséges hegesztő berendezések (dióda, fiber és NdYAG lézerek) az ipari partnernél rendelkezésre állnak, beleértve a lézeres felrakó rendszereket, por- és huzal hozaganyaggal. Az Intézetben a különböző vizsgálóberendezések (GLEEBLE 3500 típusú fizikai szimulátor, műszerezett ütővizsgáló berendezés, MTS elektrohidraulikus univerzális anyagvizsgáló rendszerek, mikroszkópok, mikro- és makro keménységvizsgáló berendezések stb.), valamint a hegesztési folyamatok végeselemes modellezéséhez szükséges programrendszer (SYSWELD) rendelkezésre állnak.
Ipari háttér: az Intézet széleskörű hazai és nemzetközi kapcsolatrendszerrel rendelkezik, amelynek köszönhetően lehetőség nyílik az elméleti eredmények kísérleti ellenőrzésére valamint gyakorlati alkalmazására. A hegesztési kísérletek elvégzéséhez infrastruktúrát biztosító Budai Benefit Kft-vel (BuBenLaser) több évre visszamenő kutatási együttműködés van, amely PhD értekezésekben és közös publikációkban valósul meg.
Külföldi részképzés: az Intézet kiterjedt nemzetközi kapcsolatai lehetőséget biztosítanak külföldi partnerintézményekben történő rövidebb szakmai tanulmányúton (University of Oulu, Finnország; National R&D Institute for Welding and Material Testing, Románia), illetve külföldi részképzésen való részvételre, valamint nemzetközi kutatási projektekben való közreműködésre.
További elvárások:
• Nyelvtudás: a szakirodalom tanulmányozásához elengedhetetlen az angol nyelv megfelelő ismerete
• Előtanulmányok:
jó, vagy jeles MSc képzésben szerzett gépészmérnöki oklevél
anyagtudományi, anyagtechnológiai és hegesztési szakmai ismeretek
hegesztési területen szerzett szakmai tapasztalat
számítógépes programok (CAD, CAM, FEM) ismerete előnyös
Ajánlott irodalom a kutatómunkához:
• Pradeep, V.P.; Ravi Kumar K.: Wear Behavior of Additive Manufactured Maraging Steel Using Selective Laser Melting Technique, Journal of Materiials Engineering and Performance (2025) https://doi.org/10.1007/s11665-025-12203-4
• Deirmina, F.; Amirabdollahian, S.; Harris, L. et al.: Laser-Directed Energy Deposition of Dissimilar Maraging Steels with a Defect-Free Interface: Design for Improved Surface Hardness and Fracture Toughness; Metals and Materials International, 29, (2023) p. 2940–2954. https://doi.org/10.1007/s12540-023-01424-8
• Paul, C.; Vincic, J.; Wall, A. et al.: Investigation of micro-spot laser directed energy deposition of 18Ni-300 maraging steel towards repair applications, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 135, (2024) p. 4339–4357. https://doi.org/10.1007/s00170-024-14755-6
• Paul, C.; Malmyguine, M.; Tobber, L. et al.: Understanding the effects of shielding and carrier gas flows on the surface quality and defect formation during laser-directed energy deposition of 18Ni maraging steel, The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 140, (2025) p. 2283–2293. https://doi.org/10.1007/s00170-025-16422-w
• Orhun Arslan, Ari, A.; Bayram, A. et al.: Optimization of Selective Laser Melting Process for Maraging 300 Steel: Investigation the Impact of Parameters on Porosity, Microstructure, and Mechanical Properties; Physics of Metals and Metallography, 125, (2024) p. 1540–1556. https://doi.org/10.1134/S0031918X23602056
• Molnár, A.: Termikus szórással készült NiCrBSi rétegek minőségének javítása lézersugaras újraolvasztással, Miskolci Egyetem, Miskolci Egyetem. Gépészmérnöki Kar. Sályi István Gépészeti Tudományok Doktori Iskola, PhD értekezés, Megjelenés/Fokozatszerzés éve: 2019
• Domokos, I; Pálinkás, S.; Fazekas, L.; Molnár, A.: Lézeres újraolvasztási technológia alkalmazása kultivátorkapák esetén, In: Barabás, István (szerk.) OGÉT 2023 : XXXI. Nemzetközi Gépészeti Konferencia, Kolozsvár, Románia : Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság Gépészeti Szakosztály (2023) 508 p. pp. 99-104.
• Sisodia, R.; Gáspár, M.; Draskóczi, L.: Effect of post-weld heat treatment on microstructure and mechanical properties of DP800 and DP1200 high-strength steel butt-welded joints using diode laser beam welding, Welding in the World, Vol. 64 (4), 2020. pp. 671-681. https://doi.org/10.1007/s40194-020-00867-6
• Gáspár, M.: Effect of Welding Heat Input on Simulated HAZ Areas in S960QL High Strength Steel, METALS 9:11, (2019) Paper: 1226
felvehető hallgatók száma
1 fő
helyszín
Anyagszerkezettani és Anyagtechnológiai Intézet
jelentkezési határidő
2026-01-31