Лазерный мир

Ларин Максим Васильеви, Кузнецов Михаил Валерьевич, Проценко Владимир Георгиевич // научно-издательский центр Аспект, УДК 621.791.92

В статье представлен способ получения пористого покрытия из металлического порошка методом лазерной наплавки. Представлен механизм образования пор и влияние технологических параметров процесса лазерной наплавки на их размер. Проведен планируемый эксперимент для установления влияния значимости и характера влияния технологических параметров лазерной наплавки на размер пор.

Методы 3D-печати применяются для синтеза пористых покрытий. Технология селективного лазерного плавления позволяет производить пористые изделия сложной формы по заданной модели автоматизированного проектирования (CAD) [2–4]. Таким способом можно с высокой точностью контролировать форму и размер пор. Недостатками данной технологии является ограничение размеров изготавливаемой детали, зависящей от объема бункера построения и невозможность нанесения покрытия на заранее изготовленные заготовки. Высокая стоимость оборудования для данной технологии также является недостатком.

В данной работе рассмотрен метод лазерной наплавки (ЛН) для нанесения пористого покрытия. Благодаря образованию сварочной ванны на поверхности подложки с помощью ЛН можно получать прочные покрытия с металлической связью. За счёт прямого подвода материала, технология ЛН позволяет изготавливать крупногабаритные изделия а также наносить покрытия необходимой толщины и формы на заготовки [5,6].

Целью данного исследования является создание пористого покрытия на поверхности подложки с помощью технологии лазерной наплавки и изучение влияния параметров процесса, таких как мощность лазерного излучения, скорости перемещения и расхода порошка на качество формирования пористого покрытия.

Материалы и методы исследования

Для нанесения пористого покрытия был собран макет оборудования для технологии ЛН. Макет состоит из робота Fanuc LR Mate 200iD, лазерного источника IPG YLR300, лазерной головки IPG FLW D30, сопла для подачи порошка Fraunhofer COAX8 и порошкового питателя Huirui. Общий вид макета представлен на рисунке 1. Для получения пористого покрытия использовалась запрограммированная траектория перемещения робота в форме сетки, продемонстрированная в работе [7]. Шаг сетки составлял 0.7 мм.

Гранулометрический состав порошков определялся на приборе измерения размера частиц методом лазерной дифракции – Analysette 22 NanoTec plus (Fritsch GmbH, Германия) и составил d10 = 49 мкм, d50 = 92.7 мкм, d90 = 163.8 мкм. Частицы порошка имели сферическую форму. Фотографии наплавленных образцов анализировались на оптическом микроскопе оптического микроскопе Leica DMi8.

Для исследования влияния параметров ЛН на формирование пористого покрытия использовался планируемый двухуровневый 4-х факторный эксперимент (таблица 2). Мощность лазера варьировалась в диапазоне 40-70 Вт, скорость 8-16 мм/с, расход порошка 0.5-1 % (4-8 г/мин). Фокус лазерного излучения находился на поверхности подложки. Расход подающего газа на питателе и защитный газ были постоянными и составляли 7 и 10 л/мин соответственно. Статистический анализ проводился в ПО OriginPro 2019b.

Полное содержание на https://na-journal.ru/11-2023-tehnologii-proizvodstva/6711-ocenka-primenimosti-ispolzovaniya-tekhnologii-lazenoi-naplavki-dlya-sinteza-poristyh-pokrytii