Лазерный мир

Н.А. Сапрыкина, А.А. Сапрыкин, Д.А. Архипова // ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ЭКОНОМИКА В МАШИНОСТРОЕНИИ, Сборник трудов VI Международной научно-практической конференции. Юргинский технологический институт; Ответственный редактор: Д.А. Чинахов. 2015, Страницы: 178-183

В настоящее время самым инновационным направлением развития современной промышленности являются аддитивные технологии, позволяющие изготавливать сложные функциональные изделия из порошковых материалов на основе 3D CAD-модели [1]. Отличием этих технологий является получение готовой детали не снятием слоя материала с заготовки, а послойным наращиванием материала с одновременным получением заданной формы и размеров изделия [2, 3]. Экономия сырья при использовании данных технологий может достигать 75 процентов. Среди основных проблем использования рассматриваемых технологий в России являются применение импортного оборудования и материалов [4, 5, 6]. Для создания изделий методом послойного лазерного спекания из отечественных порошковых материалов необходимо проведение экспериментов в этом направлении по определению режимов спекания и исследованию их влияния на качество спеченного поверхностного слоя.
В данной работе исследовано влияние технологических режимов спекания: скорости перемещения луча лазера V, мощности лазера P, шага сканирования S и температуры подогрева порошкового материала t на качество спеченного поверхностного слоя из отечественных порошковых материалов, имеющих разную температуру плавления. Эксперименты проводились на технологическом лазерном комплексе, состоящем из иттербиевого волоконного лазера ЛК-100-В, трехкоординатного стола, системы ЧПУ и оригинального программного обеспечения [7].
Для получения представления о характере поведения порошковых материалов при лазерном спекании в качестве обрабатываемых материалов были выбраны порошковые материалы, имеющие разную температуру плавления и размер.
1. Порошок алюминиевый ПА-4, изготовленный из первичного алюминия путем пульверизации. Доля активного алюминия- 98 %. Температура плавления порошка 660 С0. Насыпная плотность, 0,96 г/см³. Размер порошка- 0,07 мм. В настоящее время алюминий и его сплавы применяют во многих областях промышленности и техники. Прежде всего, алюминий и его сплавы используют авиационная и автомобильная отрасли промышленности. Из алюминия и его сплавов изготовляют авиаконструкции, моторы, блоки, головки цилиндров, картеры, коробки передач, насосы и другие детали.
2. Порошок медный стабилизированный ПМС-1, с содержанием меди-99,5%. Интервал температуры плавления порошка 1030-1070 С0. Насыпная плотность, 1,25-1,9 г/см³. Размер порошка0,07 мм. Порошок применяется в порошковой металлургии для изготовления спеченных изделий, а также в приборостроении [8].
3. Порошок кобальтхроммолибденовый DSK-F75, с содержанием кобальта-66,4%, хрома28%, молибдена-3%. Интервал температуры плавления порошка 1350-1450 С0, насыпная плотность, 8,4 г/см³. Размер порошка- 0,1 мм. Порошок применяется в машиностроении для создания изделий, функционирующих при высоких температурах.
Для обеспечения качества спеченного поверхностного слоя из порошковых материалов, имеющих разный диапазон температуры плавления, изучалось изменение уровня деформаций и толщины спекания в зависимости от режимов спекания [9].
В процессе эксперимента были получены образцы спеченного единичного слоя длиной 20 мм, шириной 5 и 10 мм. Области технологических режимов послойного лазерного спекания были определены в результате поисковых экспериментов. Для получения образца из порошка ПА-4, обладающего некоторой механической прочностью, рациональными режимами являются: Р=(10-20) Вт, V=(1000-3000) мм/мин, S=(0,1-0,2) мм, t=(26-200) C0. Для медного порошка ПМС-1 Р=(14-30) Вт, V=(200-3000) мм/мин, S= (0,1-0,3) мм, t=(26-200)C0. Рациональными режимами для порошка DSKF75 являются: Р=(10-20) Вт, =(100-300) мм/мин, S= (0,1-0,15) мм, t=(26-200)C0. Мощность лазерного излучения изменяется в зависимости от температуры плавления порошкового материала и коэффициента температуропроводности, а также формы и размера частиц. Для тугоплавкого порошкового материала DSK-F75, с размером порошка 0,1 мм характерно увеличение мощности лазерного излучения и уменьшение скорости перемещения луча лазера.

Полное содержание статьи: http://earchive.tpu.ru/bitstream/11683/19726/1/conference_tpu-2015-C30-041.pdf