Автоматичне зварювання, 2026, №02

2026 №02 (02)

DOI of Article 10.37434/as2026.02.03

2026 №02 (04)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 2, 2026, с. 25-32

Визначення технологічних прийомів запобігання дефектам під час лазерного наплавлення на тонкостінну основу

М.В. Соколовський, В.В. Савицький, О.В. Сіора, Ю.В. Юрченко, Д.А. Гардер, А.В. Бернацький

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. Е-mail: m_sokolovskyi@paton.kiev.ua

Об’єктом дослідження є закономірності взаємодії лазерного випромінювання з матеріалом під час наплавлення шарів порошкового матеріалу на тонкостінну основу із жароміцної корозійностійкої сталі. Невирішеною є проблема виготовлення бездефектних тонкостінних корпусних деталей, у конструкції яких наявні функціональні елементи, що за своїми характеристиками значно відрізняються від самих деталей та призначені для виконання різного комплексу певних відповідальних завдань. Зазвичай ці елементи створюються за допомогою аргонодугового наплавлення, мікроплазмового наплавлення та інших процесів, але вироби, одержані з використанням таких технологій, мають значну частку браку через високий шанс появи таких дефектів, як проплав і прогин, під впливом термічних деформацій. У даній роботі запропоновано використання лазерного випромінювання для наплавлення функціональних елементів та вивчено методики мінімізації шансів утворення таких дефектів, як прогин і проплав тонкостінної основи. Проведено експериментальні дослідження, за результатами яких відпрацьовано методики наплавлення функціональних елементів на тонкостінну основу. Результати даної роботи доводять перспективність застосування технології лазерного випромінювання для наплавлення функціональних елементів на тонкостінну основу. У результаті роботи було розроблено методи мінімізації впливу лазерного випромінювання на утворення дефекту прогину на 60…80 % та повного запобігання дефекту проплаву. Вони ґрунтуються на максимальному збільшенні площі та швидкості розподілу теплової енергії, завдяки чому стало можливим утворення бездефектних наплавлених шарів. Результати даної роботи планується використовувати при відпрацюванні технологій лазерного наплавлення функціональних елементів на тонкостінних деталях відповідальних конструкцій виробів ракетно-космічної, авіаційної, хімічної, приладобудівної та інших галузей промисловості. Бібліогр. 17, табл. 1, рис. 10.
Ключові слова: лазерне наплавлення, запобігання дефектам, прогин, проплав, технологічні прийоми


Отримано 01.08.2025
Отримано у переглянутому вигляді 20.10.2025
Підписано до друку 10.04.2026
Оприлюднено 11.04.2026

Список літератури

1. Su, J., Li, J., Zhu, K., Xing, F., Qiu, X., Liang, J. (2025) Optimization of laser welding parameters and fixed stress span design to minimize deformation in ultra-thin ferritic stainless steel. Metals, 15(3), 325. DOI: https://doi.org/10.3390/met15030325
2. Cheng, J., Xing, Y., Dong, E., Zhao, L., Liu, H., Chang, T., Chen, M., Wang, J., Lu, J., Wan, J. (2022) An overview of laser metal deposition for cladding: defect formation mechanisms, defect suppression methods and performance improvements of laser-cladded layers. Materials, 15(16), 5522. DOI: https://doi.org/10.3390/ma15165522
3. Rosen, G.D., Stucker, B. (2015) Additive manufacturing technologies: 3D printing, rapid prototyping and direct digital manufacturing. Ch.10. Springer, New York.
4. Pulin, N., Ojo, O.A., Zhuguo Li (2014) Numerical modeling of microstructure evolution during laser additive manufacturing of a nickel-based superalloy. Acta Materialia, 77, 85–95. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2014.05.039
5. Mukherjee, T., Manvatkar, V., De, A., DebRo,y T. (2017) Dimensionless numbers in additive manufacturing. J. Appl. Phys., 121, 064904. DOI: https://doi.org/10.1063/1.4976006
6. Altuncu, E., Tarım, M. (2024) Investigation of the bending behavior of INC625/SUS316L laser-cladding layers applied to GGG40. Materials and Technology, 58(3), 363–370. DOI: https://doi.org/10.17222/mit.2023.1075
7. Lan Kang, Peng Song (2024) Bending behaviour of surface corroded and perforated corroded steel tubes repaired by laser cladding additive manufacturing. Thin-Walled Structures, 203, 112213. DOI: https://doi.org/10.1016/j.tws.2024.112213
8. Yang, T., Xie, D., Yue, W., Wang, S., Rong, P., Shen, L., Zhao, J., Wang, C. (2019) Distortion of thin-walled structure fabricated by selective laser melting based on assumption of constraining force-induced distortion. Metals, 9(12), 1281. DOI: https://doi.org/10.3390/met9121281
9. Zhonghua, Li, Renjun, Xu, Zhengwen, Zhang, Ibrahim, Kucukkoc (2018) The influence of scan length on fabricating thin-walled components in selective laser melting. International J. of Machine Tools and Manufacture, 126, 1–12. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2017.11.012
10. Abele, E., Stoffregen, H.A., Kniepkamp, M., Lang, S., Hampe, M. (2015) Selective laser melting for manufacturing of thin-walled porous elements. J. of Materials Processing Technology, 215, 114–122. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.07.017
11. Jichang Liu, Lijun Li (2005) Effects of powder concentration distribution on fabrication of thin-wall parts in coaxial laser cladding. Optics & Laser Technology, 37(4), 287–292. DOI: https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2004.04.009
12. Xu Niu, Ruixian Qin, Yunzhuo Lu, Bingzhi Chen (2021) Energy absorption behaviors of laser additive manufactured aluminium alloy thin-walled tube tailored by heat treatment. Materials Transactions, 62(2), 278–283. DOI: https://doi.org/10.2320/matertrans.MT-M2020271
13. Ahuja, B., Schaub, A., Karg, M., Schmidt, R., Merklein, M., Schmidt, M. (2015) High power laser beam melting of Ti-6Al-4V on formed sheet metal to achieve hybrid structures. In: Proc. SPIE 9353, Laser 3D Manufacturing II, 93530X (16 March 2015). DOI: https://doi.org/10.1117/12.2082919
14. Korzhyk, V., Khaskin, V., Savitsky, V., Klochkov, I., Kvasnytskyi, V., Perepichay, A., Peleshenko, S., Grinyuk, A., Aloshyn, A., Shutkevych, O. (2022) Calculation-experimental procedure for determining welding deformations and stresses based on a digital image correlation method. Eastern-European J. of Enterprise Technologies, 5(1(119), 44–52. DOI: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265767
15. Yu, J., Sun, W., Huang, H., Huang, Y. (2020) Study on the deformation control and microstructures of thin-walled parts repaired by laser cladding. Coatings, 10(4), 369. DOI: https://doi.org/10.3390/coatings10040369
16. Plati, A., Tan, J. , Golosnoy, I.., Persoons, R., van Acker, K., Clyne, T. (2006) Residual stress generation during laser cladding of steel with a particulate metal matrix composite. Adv. Eng. Mater., 8, 619–624. DOI: https://doi.org/10.1002/adem.200600063
17. Kushnarova, O.S., Berdnikova, O.M., Alekseienko, T.O., Sokolovskyi, M.V., Siora, O.V., Lukashenko, V.A. (2025) Influence of the substructure on the change of mechanical properties in the surface layers of structural steel during laser and laser-plasma alloying. Molecular Crystals and Liquid Crystals, 769(7-8), 695–705. DOI: https://doi.org/10.1080/15421406.2025.2495828

---

Рекомендоване цитування

М.В. Соколовський, В.В. Савицький, О.В. Сіора, Ю.В. Юрченко, Д.А. Гардер, А.В. Бернацький (2026) Визначення технологічних прийомів запобігання дефектам під час лазерного наплавлення на тонкостінну основу. Автоматичне зварювання, 02, 25-32.