Исследование особенностей создания одномерных объектов методом импульсного селективного лазерного плавления

Широкое распространение технологии селективного лазерного плавления обусловливает активные разработки в этой области, особенно для деталей со сложными внутренними контурами, применяемыми в авиастроении. В качестве источника излучения, как правило, используют непрерывный лазерный источник. Однако такая технология наряду с достоинствами имеет недостатки, которые можно устранить, применив импульсный лазер. Исследована возможность создания валиков методом импульсного селективного лазерного плавления с выявлением параметров, вносящих наибольший вклад в процесс формирования объектов. В качестве порошкового материала выбрана сталь AISI 316L. Анализ результатов экспериментов, проведенных таким методом, показал, что основными параметрами, влияющими на размеры валиков, являются длительность импульса и мгновенная энергия излучения. Рассчитанная математическая модель позволила установить основные закономерности предлагаемого метода. Определен оптимальный диапазон параметров для достижения прогнозируемого результата обработки.

Литература

[1] Olakanmi E.O., Cochrane R.F., Dalgarno K.W. A review on selective laser sintering/melting (SLS/SLM) of aluminium alloy powders. Processing, microstructure, and properties Progress in Materials Science, 2015, vol. 74, pp. 401–477, doi: 10.1016/J.PMATSCI.2015.03.002

[2] Dongdong G., Yifu Sh. Balling phenomena in direct laser sintering of stainless steel powder: Metallurgical mechanisms and control methods. Materials and Design, 2009, vol. 30, pp. 2903–2910, doi: 10.1016/j.matdes.2009.01.013

[3] Jhabvala J., Boillat E., C?dric A., Glardon R. An innovative method to build support structures with a pulsed laser in the selective laser melting process. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2012, vol. 59, pp. 137–142, doi: 10.1007/s00170-011-3470-8

[4] Yadroitsev I., Gusarov A., Yadroitsava I., Smurov I. Single track formation in selective laser melting of metal powders. Journal of Materials Processing Technology, 2010, vol. 210, pp. 1624–1631, doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2010.05.010

[5] Панченко В.Я., Васильцов В.В., Егоров Э.Н., Ильичев И.Н., Соловьев А.В., Богданов А.В., Мисюров А.И., Смирнова Н.А. Аддитивные технологии спекания металлических порошков для получения изделий авиационной и машиностроительной промышленности. Фотоника, 2016, т. 60, № 6, c. 36–46, doi: 10.22184/1993-7296.2016.60.6.36.47

[6] Колчанов Д.С., Дренин А.А., Денежкин А.О., Симонов А.П. Исследование влияния режимов выращивания методом селективного лазерного плавления на пористость в изделиях из медных сплавов. Фотоника, 2019, т. 13, № 2, с. 160–171, doi: 10.22184/FRos.2019.13.2.160.168

[7] Shiganov I.N., Misurov A.I., Melnikov D.M. Laser shock peening of welded joints. Journal of Physics: Conference Series, 2018, p. 012018, doi: 10.1088/1742-6596/1109/1/012018

[8] Тюльпанова Е.М., Мельников Д.М., Кавешникова Н.А., Голубенко Ю.В., Каленова Е.А. Влияние условий облучения на параметры наночастиц, получаемых методом лазерной абляции в жидкости. Наукоемкие технологии в машиностроении, 2018, № 6(84), c. 3–6, doi: 10.30987/article_5b0e4111a4af99.94656008

[9] Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мельников Д.М., Мисюров А.И., Cнижение растягивающих остаточных напряжений в сварных соединениях алюминиевых сплавов методом лазерной ударной обработки. Цветные металлы, 2018, № 10, c. 86–91, doi: 10.17580/tsm.2018.10.11

[10] Klocke F., Wagner C. Coalescence behaviour of two metallic particles as base mechanism of selective laser sintering. CIRP annals — manufacturing technology, 2003, vol. 52(1), pp. 177–180, doi: 10.1016/S0007-8506(07)60559-9

[11] Fischer P., Leber H., Romano V., Weber H.P., Karapatis N., Andr? C., Glardon R. Microstructure of near infrared pulsed laser sintered Titanium samples. Applied Physics A, 2004, vol. 78, pp. 1219–1227, doi: 10.1007/s00339-003-2205-6

[12] Shupenev A.E., Korshunov I.S., Iliin A.S., Osipkov A.S. Grigoryants A.G. Bismuth-Telluride-Based Radiation Thermopiles Prepared by Pulsed Laser Deposition. XVI international conference Thermoelectrics and their applications–2018, St. Petersburg, 8–12 October, 2018, doi: 10.1134/S1063782619060204

[13] Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 664 с.

[14] Горянинов В.Б., Павлов И.В., Крищенко Г.М. Математическая статистика. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. 424 с.

[15] Мухачев В.А. Планирование и обработка результатов эксперимента. Томск, ТУСУР, 2007. 118 с.

[16] Shuang Bai, Jian Liu, Pei Yang, Meiyu Zhai, Huan Huang. Femtosecond Fiber Laser Additive Manufacturing of Tungsten. SPIE Photonics West 9738–24, San Francisco, CA, 13–18 February, 2016, doi: 10.1117/12.2217551

[17] Fischer P., Romano V., Weber H.P., Karapatis N.P., Boillat E., Glardon R. Sintering of commercially pure Titanium powder with a Nd:YAG laser source. Acta Materialia, 2003, vol. 51(6), pp. 1651–1662, doi: https://doi.org/10.1016/S1359-6454(02)00567-0