Автоматичне зварювання, 2020, №10



2020 №10 (02)

DOI of Article 10.37434/as2020.10.03

2020 №10 (04)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 10, 2020, с. 14-20

Вплив технологічних параметрів SLM-процесу на пористість металовиробів

С. В. Аджамський¹, Г. А. Кононенко², Р. В. Подольський³

¹Дніпровський національний університет ім. О. Гончара. 49000, м. Дніпро, просп. Гагарина, 72. E-mail: pk_dnu@i.ua
²LLC «Additive Laser Technology of Ukraine». 49000, м. Дніпро, вул. Рибинська, 144. E-mail: info@alt-print.com
³Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України. 49000, м. Дніпро, пл. Академіка Стародубова, 1. E-mail: office.isi@nas.gov.ua
⁴Національна металургійна академія України, 49000, м. Дніпро, просп. Гагарина, 4, E-mail: kaf.tom@metal.nmetau.edu.ua

Селективне лазерне плавлення – один з сучасних методів виготовлення деталей та вузлів складної геометрії, які складно або неможливо відтворити в умовах традиційного виробництва. Проблема даного виробництва полягає в тому, що якість продукції залежить від безлічі факторів, які можна розділити на основні групи: обладнання, матеріал, процес, деталь, фінішна обробка. В роботі досліджували вплив питомої щільності енергії сканування жароміцного сплаву Inconel 718 на 3D-принтері українського виробництва Alfa-150 (ALT Ukraine). Показано вплив параметрів SLM-технології на якість кінцевої продукції та виконано аналіз впливу факторів технології на якість готової продукції. В результаті металографічних досліджень встановлено, що при відстані між проходами лазеру, при якому розрахункове перекриття одиничного треку складає 25 %, створюються умови глибокого проплавлення, утворюються великі витягнуті пори в корені треку, що формуються при схлопуванні лунки (так звана замкова щілина). При розрахунковому перекритті одиничного треку 17 % утворюється невелика кількість дрібних округлих пор, при розрахунковому перекритті 0…8 % формується структура з мінімальною кількістю пор. При відстані між проходами лазера, що перевищує ширину одиничного треку при даному поєднанні потужності і швидкості сканування лазера, спостерігаються випадки неповного сплаву сусідніх треків, утворюються пори з гострими краями, які є концентраторами напружень – найбільш небезпечними з точки зору надійності виробу. Таким чином встановлено раціональне перекриття треків при вибірковому лазерному плавленні, яке становить від 0 до 8 % від ширини одиничного треку при конкретних параметрах процесу. Бібліогр. 21, табл. 2, рис. 5.
Ключові слова: селективне лазерне плавлення, технологічні фактори, система якості, Inconel 718, питома щільність енергії


Надійшла до редакції 27.08.2020

Список літератури

1. Kruth, J.-P., Leu, M.-C., Nakagawa, T. (1998) Progress in additive manufacturing and rapid prototyping. CIRP Ann.- Manuf. Technol., 47, 2, 525–540.
2. Аджамский С. В., Кононенко А. А., Подольский Р. В. (2020) Симуляция влияния остаточных напряжений и параметров SLM-технологии на формирование области границ изделия из жаропрочного никелевого сплава INCONEL 718. International scientific and technical conference information technologies in metallurgy and machine building, Dnipro, 17–19 March, 2020, 4–6.
3. Mahoney, M.W. (1989) Superplatic Properties of Alloy 718. «Superalloy 718 Metallurgy and Applications». Loria E. A. (eds.), TMS, 391–405.
4. Аджамский С. В., Кононенко А. А., Подольский Р. В. (2020) Двумерное моделирование нестационарного температурного поля единичного трека из жаропрочного сплава INCONEL 718. Матеріали Всеукраїнської науково-методичної конференції «Проблеми математичного моделювання», 1, 42–45 Режим доступу: https://www.dstu. dp.ua/uni/downloads/material_konf_traven_%202020.pdf.
5. Shifeng, W., Shuai, L., Qingsong, W. et al. (2014) Effect of molten pool boundaries on the mechanical properties of selective laser melting parts. J. Mater. Process. Technol., 214, 11, 2660–2667, DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec. 2014.06.002
6. Loh, L.-E., Chua, C.-K., Yeong, W.-Y. et al. (2015) Numerical investigation and an effective modelling on the Selective Laser Melting (SLM) process with aluminium alloy 6061. Int. J. Heat Mass Transf., 80, Jan., 288–300, DOI: https://doi. org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.09.014
7. Jia, Q., Gu, D. (2014) Selective laser melting additive manufacturing of Inconel 718 superalloy parts: Densification, microstructure and properties. J. Alloys Compd., 585, Feb., 713– 721. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.09.171
8. Campanelli S. L., Contuzzi N., Angelastro A.et al. (2010) Capabilities and Performances of the Selective Laser Melting process. New trends in Technologies: Devices, Computer, Communication and Industrial Systems, Nov., 233–252.
9. Williams, C.B., Mistree F., Rosen D. W. (2005) Towards the design of a layerbased additive manufacturing process for the realization of metal parts of designed mesostructured. Proc. 16th Solid Free. Fabr. Symp., pp. 217–230.
10. Аджамский С. В., Кононенко А. А., Подольский Р. В. (2020) SLM-технологии в деталях и узлах авиационно-космического назначения. 11 Всеукраїнська конференція молодих вчених «Молоді вчені – 2020», 1, 6–9.
11. Аджамский С. В., Кононенко А. А., Подольский Р. В. (2020) Исследование влияния режимов SLM-процесса на качество в области контура изделий. Міжнародна конференція «Університетська наука-2020», 1, 157–158. Режим доступу: http://eir.pstu.edu/bitstream/handle/123456 789/17421/%D0 %A3_%D0 %BA%D0 %B0 %D1 %8F%2 0 %D0 %BD%D0 %B0 %D1 %83 %D0 %BA%D0 %B0_2 020_%D0 %A2_1.pdf
12. Аджамский С. В., Кононенко А. А., Подольский Р. В. (2020) Разработка технологии изготовления изделий для авиационно-космической техники методом выборочного лазерного плавления. Матеріали XІI Міжнародної науково-технічної конференції «Нові матеріали і технології в машинобудуванні». Режим доступу: https://foundry. kpi.ua/wp-content/uploads/2020/06/conferenziya_2020. pdf#page=29
13. Adzhamskii, S.V., Kononenko, A.A. (2019) Investigation of deep penetration conditions when making samples from high-temperature alloy Inconel 718 by the method of selective laser melting. The Paton Welding J., 6, 54–58.
14. Аджамский С. В. (2019) Реализация SLM-технологии для изготовления образцов из жаропрочного сплава INCONEL 718, применяемого в авиационно-космической технике. Авиационно-космическая техника и технология, 2, 154.
15. Dilip, J.J.S, Zhang, S., Teng, C. et al. (2017) Influence of processing parameters on the evolution of melt pool, porosity, and microstructures in Ti-6Al-4V alloy parts fabricated by selective laser melting. Progress in Additive Manufacturing, 2, 157–167.
16. Gu, H., Gong, H., Pal, D. et al (2013) Influences of energy density on porosity and microstructure of selective laser melted 17–4PH stainless steel. Google Scholar.
17. Kasperovich G., Haubrich J., Gussone J., Requena G. (2016) Correlation between porosity and processing parameters in Ti-6Al-4V produced by selective laser melting. Materials & Design, 105, May, 160–170 DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.05.070
18. Pupoa, Y., Delgadoa, J., Serenóa, L., Ciuranaa*, J. (2013) Scanning space analysis in Selective Laser Melting for CoCrMo powder. Procedia Engineering, 63, 370–378. DOI: 10.1016/j.proeng.2013.08.228
19. Zhichao, Dong, Yabo, Liu, Weibin, Wen et al. (2019) Effect of Hatch Spacing on Melt Pool and As-built Quality During Selective Laser Melting of Stainless Steel: Modeling and Experimental Approaches. Materials, 12, 1, 50. DOI: 10.3390/ ma12010050
20. Yadroitsev, I. et. al. (2007) Strategy of manufacturing components with designed internal structure by selective laser melting of metallic powder. Applied surface Science, 254, 4, p. 980–983. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc. 2007.08.046
21. Adzhams’kij, S.V., Kononenko, G.A. (2020) Regulanities of influence of SLM process parameters on the formation of single layer from the high temperature nickel alloy Inconel 718. The Paton Welding J., 1, 32–38

---

Реклама в цьому номері:

---