Дослідження впливу технологічних параметрів на якість об’ємних зразків, виготовлених з Inсonel 718 методом вибіркового лазерного топлення

С. В. Аджамський$^{1,2}$, Г. А. Кононенко$^{2,3}$

$^{1}$Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, просп. Гагаріна, 72, 49010 Дніпро, Україна
$^{2}$LLC ‘Additive Laser Technology of Ukraine’, вул. Рибінська, 144, 49000 Дніпро, Україна
$^{3}$Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, пл. Академіка Стародубова, 1, 49050 Дніпро, Україна

Отримано: 07.02.2020; остаточний варіант - 29.04.2021. Завантажити: PDF

Технологія вибіркового лазерного топлення — один з видів адитивного виробництва, за якого виріб створюється методом пошарового протоплення порошку металу за допомогою лазерного променя, який рухається по заданій траєкторії згідно тривимірної моделі. Якість виробів істотно залежить від параметрів процесу. З літературних джерел відомо, що мінімальної кількості пор можна досягти за питомої об’ємної енергії 40–280 Дж/см$^3$. Встановлення оптимальних режимів процесу є актуальним завданням, що вимагає комплексного науково обґрунтованого підходу. Метою роботи є встановлення впливу рівня питомої об’ємної енергії і способу його забезпечення на поруватість і мікроструктуру деталей з жароміцного стопу Inсonel 718. Експерименти проводили методом варіювання параметрів процесу для зміни питомої густини енергії та за постійного рівня енергії з різними значеннями потужності лазера і швидкості сканування. Поруватість оцінено методом мікроструктурного аналізу зображень за допомогою оптичної мікроскопії (Carl Zeiss AXIOVERT 200M). Експериментальні результати обговорювали з точки зору утворення поруватості і мікроструктури експериментальних об’ємних зразків. Встановлено оптимальний рівень питомої об’ємної енергії, необхідної для створення виробів з мінімальною поруватістю на 3$D$-принтері «Alfa-150» (ТОВ «ALT Україна») зі стопу Inсonel 718, який становить 40 Дж/см$^3$ за товщини шару 50 мкм. Встановлено, що за постійного рівня енергії і різних потужності (80–250 Вт) і швидкості сканування (400–1000 мм/с) кращі результати в рамках експерименту одержано за високих потужності і швидкості сканування. Це пояснюється тим, що за більшої потужності лазерного випромінювання одержання стабільного треку можливо в більш широкому діапазоні швидкостей сканування.

Ключові слова: селективне лазерне топлення, питома об’ємна енергія, поруватість, мікроструктура, Inconel 718.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v43/i06/0741.html

PACS: 42.62.Cf, 61.43.Gt, 61.66.Dk, 61.72.Qq, 81.16.Mk, 85.40.Sz


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. I. Yadroitsev, A. V. Gusarov, I. Yadroitsava, and I. Smurov, J. Materials Processing Technology, 210, Iss. 12: 1624 (2010). Crossref
  2. H. Meier and C. Haberland, Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, 39, No. 9: 665 (2008). Crossref
  3. M. Islam, T. Purtonen, and H. Piili, Physics Procedia, No. 41: 828 (2013). Crossref
  4. B. Fotovvati, S. F. Wayne, G. Lewis, and E. Asadi, Adv. Mater. Sci. Eng., 2018: 1 (2018). Crossref
  5. J. J. S. Dilip, S. Zhang, C. Teng, K. Zeng, C. Robinson, D. Pal, and B. Stucker, Progress in Additive Manufacturing, 2: 157 (2017). Crossref
  6. H. Gu, H. Gong, D. Pal, K. Rafi, T. Starr, and B. Stucker, 24th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium: 474 (2013).
  7. Zemin Wang, Kai Guan, Ming Gao, Xiangyou Li, Xiaofeng Chen, and Xiaoyan Zeng, J. Alloys Compounds, 513: 518 (2012). Crossref
  8. K. N. Amato, S. M. Gaytan, L. E. Murr, E. Martinez, P. W. Shindo, J. Hernandez, S. Collins, and F. Medina, Acta Mater., 60, Iss. 5: 2229 (2011). Crossref
  9. Qingbo Jia and Dongdong Gu, J. Alloys Compounds, 585: 713 (2014). Crossref
  10. E. Chlebus, K. Gruber, B. Kuźnicka, J. Kurzac, and T. Kurzynowski, Materials Science Engineering: A, 639: 647 (2015). Crossref
  11. V. A. Popovich, E. V. Borisov, A. A. Popovich, V. Sh. Sufiiarov, D. V. Masaylo, and L. Alzina, Materials and Design, 114: 441 (2016). Crossref
  12. Joon-Phil Choi, Gi-Hun Shin, Sangsun Yang, and Dong-Yeol Yang, Powder Technology, 310: 60 (2017). Crossref
  13. Yaakov Idell, L. E. Levine, A. J. Allen, and F. Zhang, JOM, 68: 950 (2016). Crossref
  14. Yen-Ling Kuo, Shota Horikawa, and Koji Kakehi, Scripta Mater., 129: 74 (2017). Crossref