Вплив параметрів SLM-процесу на формування області кордонів деталей із жароміцного нікелевого сплаву Inconel 718

Аджамський, СВ, Кононенко, ГА, Подольський, РВ
Косм. наука технол. 2021, 27 ;(6):105-114
https://doi.org/10.15407/knit2021.06.105
Язык публикации: Англійська
Аннотация: 
Удосконалення режимів технології селективного лазерного плавлення на основі розрахункової моделі для зниження рівня залишкових напружень та запобігання відхилень в геометрії деталі. Результати моделювання на універсальній воксельній структурі і спрощеному об'єкті для прогнозування поведінки металу в залежності від щільності питомої енергії в області кордонів металевої деталі з Inconel 718. Проведено експеримент для вивчення впливу різних стратегій і режимів процесу на викривлення деталей в результаті впливу залишкових напружень з метою їх мінімізації. Друк проводився на 3-D принтері «Alfa-150» (ТОВ «ALT Україна») при постійній потужності (Р, Вт) і відстанями між треками (d, мм) в кожній зоні (up-skin, down-skin, in -skin) зі зміною швидкості (V, мм/с) руху променя лазера, а також різною схемою нарощування зразків способом 3-D принтінгу з поворотом 67˚ кожного нового шару відносно попереднього. З метою визначення дефектів і відхилень від вихідної моделі до твердого тіла (зразок) був виконаний металографічний аналіз за допомогою оптичної мікроскопії (Carl Zeiss AXIOVERT 200M).
          Встановлено, що симуляція процесів друку, виконана на платформі Magics, за допомогою розбивки моделі на воксельну структуру дає можливість аналітичної оцінки напружень і деформацій. Аналіз зовнішнього вигляду дослідних зразків показав, що найкращі показники down-skin формуються при потужності 80 Вт і щільності питомої енергії (40 ... 38 Дж/мм3). При використанні стратегії друку в шаховому порядку з поворотом 670 при оптимальній щільності питомої енергії можливо мінімізувати залишкові внутрішні напруження, що призводять до викривлення виробу. В майбутньому результати можуть бути доповнені дослідженнями впливу залишкових напружень сил стиснення при впливі променя лазера при постійній подаваємій потужності.
       Із використанням розрахункової моделі, яка дозволяє обчислювати залишкові напруження при нанесенні наступного шару в залежності від швидкості руху лазера, потужності і відстані між нанесеними треками можливе отримання високоточних деталей з заданими властивостями. Виконано адаптацію моделі, яка дозволяє отримати кількісну оцінку залишкових термічних напружень в залежності від швидкості пересування і потужності лазера для жароміцного сплаву Inconel 718. Визначено оптимальні режими для мінімізації цих напружень і зменшення викривлення деталі.
Ключевые слова: inconel 718, залишкові напруження, лазер, селективне лазерне плавлення, сила стиснення