№73-11
Вплив параметрів формоутворення методом селективного лазерного плавлення на якість виробів
З.В. Сазанішвілі1, І.В. Вернер1
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2023, 73:126-133
https://doi.org/10.33271/crpnmu/73.126
Full text (PDF)
АНОТАЦІЯ
Мета. Розвиток і застосування адитивних технологій, які мають високий показник використання матеріалу і значної гнучкості виробництва у разі одиничного і дрібносерійного виробництва є актуальними для вирішення різного класу інженерних задач. На кінцеві механічні, технологічні і експлуатаційні характеристики виробів, одержаних за адитивними технологіями впливає велика кількість вихідних параметрів, які можна варіювати задля отримання необхідних властивостей матеріалу. Метою даної роботи встановлено вивчення впливу параметрів формоутворення методом селективного лазерного плавлення, зокрема плану сканування, на якість матеріалу і продуктивність виготовлення.
Методика. Для досягнення мети методом оптичної мікроскопії проводилися дослідження мікроструктури виробів, одержаних за різних планів сканування, під час яких аналізували форму одиничного треку, а також структуру матеріалу у різних напрямках руху лазерного променю.
Результати. Проаналізовано вплив розміру часток, механізм формування металевого виробу під час селективного лазерного плавлення. Показано вплив плану сканування на пористість, міцність і продуктивність виготовлення методом селективного лазерного плавлення. Правильний вибір технологічних параметрів, таких як потужність і швидкість переміщення лазерного променю, товщина шару металевого порошку, крок сканування між двома сусідніми одиничними треками, забезпечує мінімізацію числа і розмірів дефектів (пір, тріщин, раковин) в матеріалі виробу.
Наукова новизна. Проаналізовано процес плавлення металевого порошку у процесі формоутворення виробів методом селективного лазерного плавлення. Отримано схему формування одиничного треку у разі вибору різних схем сканування. Сформовано перелік технологічних параметрів, варіювання яких впливає на властивості та якість виробу.
Практична значимість. Застосування адитивних технологій для формоутворення виробів в одиничному і дрібносерійному виробництві дозволяє скоротити час підготовки виробництва і знизити кількість відходів. Під час вибору технологічних параметрів слід розуміти їх залежність на кінцеві властивості готового виробу, бо метод селективного лазерного плавлення дозволяє отримати вироби різної пористості, міцності та інших властивостей.
Ключові слова: адитивні технології, розмір часток порошку, одиничний трек, план сканування, потужність лазерного променю.
Перелік посилань
1. Yadroitsev, I., Krakhmalev, P., Yadroitsava, I., Johansson, S., & Smurov, I. (2013). Energy input effect on morphology and microstructure of selective laser melting single track from metallic powder. Journal of Materials Processing Technology, 213(4). 606–613.
https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2012.11.014
2. Yadroitsev, I., Bertrand, P., & Smurov, I. (2007). Parametric analysis of the selective laser melting process. Applied surface science, 253(19). 8064–8069.
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2007.02.088
3. Gusarov, A. V., Yadroitsev, I., Bertrand, P., & Smurov, I. (2009). Model of radiation and heat transfer in laser-powder interaction zone at selective laser melting. Journal of heat transfer, 131(7), 072101.
https://doi.org/10.1115/1.3109245
4. Klocke, F., Wagner, C., & Ader, C. (2003). Development of an integrated model for selective laser sintering. Proc. 36th CIRP International Seminar on Manufacturing Systems. June 3–5, Saarbrucken, Germany. 387–392.
5. Yadroitsev, I. (2009). Selective laser melting: Direct manufacturing of 3D-objects by selective laser melting of metal powders. LAP Lambert Academic Publishing.
6. Matilainen, V., Piili, H., Salminen, A., Syvänen, T., & Nyrhilä, O. (2014). Characterization of Process Efficiency Improvement in Laser Additive Manufacturing. Physics Procedia, 56, 317–326.
https://doi.org/10.1016/j.phpro.2014.08.177
