
А.Г. Евгенов1, С.В. Шуртаков1, С.М. Прагер1, Р.Ю. Малинин1
[1] Федеральное государственное унитарное предприятие «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», admin@viam.ru
К ВОПРОСУ О РАЗРАБОТКЕ УНИВЕРСАЛЬНОЙ РАСЧЕТНОЙ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ДЕГРАДАЦИИ ОБОРОТНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЦИКЛИЧНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ
Проведен анализ зарубежных публикаций в части оценки влияния кратности использования порошков на уровень примесей, технологические характеристики оборотного порошка в процессе селективного лазерного сплавления (СЛС) и механические свойства синтезированных материалов. Предложено решение задачи по разработке универсальной расчетной методики оценки деградации оборотных металлических порошковых материалов в зависимости от цикличности использования в процессе СЛС путем автоматического соотнесения коэффициентов загрязнения с элементами, составляющими режим экспонирования каждого сечения, при расчете протяженности траектории лазера или продолжительности экспонирования всех элементов, формирующих сечение детали.
Ключевые слова: селективное лазерное сплавление, окисленные гранулы, фракционный состав, экспонирование, лазерный синтез, контур, основной металл, поддерживающие структуры.
Список литературы
- Kriewall C.S., Sutton A.T., Karnati S. et al. Effects of Area Fraction and Part Spacing on Degradation of 304L Stainless Steel Powder in Selective Laser Melting // Solid Freeform Fabrication 2017: Proceedings of the 28th Annual International. Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference Reviewed Paper. 2017. Р. 277–288.
- Powder Degradation in Serial Production. URL: https://cdn2.hubspot.net/hubfs/6205315/carpenter_additive/image/Resource... (дата обращения: 31.08.2020).
- Sukal J., Palousek D., Koutny D. The effect of recycling powder steel on porosity and surface roughness of slm parts // Modern Machinery Science Journal. 2018. No. 5. Р. 2643–2647. DOI: 10.17973/MMSJ.2018_12_2018110.
- Cordova L., Campos M., Tinga T. Revealing the Effects of Powder Reuse for Selective Laser Melting by Powder Characterization // Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 2019. Vol. 71. No. 3. Р. 1062–1072.
- Barclift M., Joshi S., Simpson T., Dickman C. Cost modeling and depreciation forreused powder feedstock in powder bed fusion additive manufacturing // Solid Freeform Fabrication 2017: Proceedings of the 28th Annual International. Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference Reviewed Paper. 2017. Р. 2007–2028.
- Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Мазалов И.С., Шуртаков С.В., Зайцев Д.В., Прагер С.М. Эволюция структуры и свойств высокохромистого жаропрочного сплава ВЖ159, полученного методом селективного лазерного сплавления. Ч. I // Материаловедение. 2019. №3. С. 9–17. DOI: 10.31044/1684-579X-2019-0-3-9-17.
- Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Мазалов И.С., Шуртаков С.В., Зайцев Д.В., Прагер С.М. Эволюция структуры и свойств высокохромистого жаропрочного сплава ВЖ159, полученного методом селективного лазерного сплавления. Ч. II // Материаловедение. 2019. №4. С. 9–15. DOI: 10.31044/1684-579X-2019-0-4-9-15.
- Каблов Е.Н., Евгенов А.Г., Мазалов И.С., Шуртаков С.В., Зайцев Д.В., Прагер С.М. Структура и свойства синтезированных методом СЛС сплавов ЭП648 и ВЖ159 после имитационных отжигов // Материаловедение. 2020. №6. С. 3–10. DOI: 10.31044/1684-579X-2020-0-6-3-10.
- Заводов А.В., Петрушин Н.В., Зайцев Д.В. Микроструктура и фазовый состав жаропрочного сплава ЖС32 после селективного лазерного сплавления, вакуумной термической обработки и горячего изостатического прессования // Письма о материалах. 2017. №7 (2). С. 111–116.
- Раевских А.Н., Чабина Е.Б., Петрушин Н.В., Филонова Е.В. Исследование структурно-фазовых изменений на границе между монокристаллической подложкой и сплавом ЖС32-ВИ, полученным селективным лазерным сплавлением, после воздействия высоких температур и напряжений // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. 2019. №1 (73). Ст. 01. URL: http://www.viam-work.ru (дата обращения: 31.08.2020). DOI: 10.18577/2307-6046-2019-0-1-3-12.
- Лукина Е.А., Филонова Е.В., Тренинков И.А. Микроструктура и преимущественные кристаллографические ориентировки жаропрочного никелевого сплава, синтезированного методом СЛС, в зависимости от энергетического воздействия и термообработки // Авиационные материалы и технологии. 2017. №1 (46). С. 38–44. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-1-38-44.
- Тренинков И.А., Заводов А.В., Петрушин Н.В. Исследование кристаллической структуры и микроструктуры жаропрочного никелевого сплава ЖС32-ВИ, синтезированного методом селективного лазерного сплавления, после высокотемпературных механических испытаний // Авиационные материалы и технологии. 2019. №1 (54). С. 57–65. DOI: 10.18577/2071-9140-2019-0-1-57-65.
- Агаповичев А.В., Сотов А.В., Смелов В.Г, Зайцев И.О. Исследование структуры и механических свойств образцов, полученных с использованием технологии селективного лазерного сплавления из металлического титанового порошка марки ВТ6 // Материалы IV Междунар. конф. «Аддитивные технологии: настоящее и будущее» (Москва, 30 марта 2018 г.). М.: ВИАМ, 2018. С. 9–17.
- Юдин А.В., Береговский В.В., Свистунов Е.И., Кунавин С.А. Исследования конструкционных материалов, полученных методом селективного лазерного плавления на отечественном оборудовании Meltmaster 3D-550 // Материалы V Междунар. конф. «Аддитивные технологии: настоящее и будущее» (Москва, 22 марта 2019 г.). М.: ВИАМ, 2019. С. 416–430.
- Карпов М.И., Прохоров Д.В., Строганова Т.С., Гнесин Б.А., Светлов И.Л. О возможности разработки особо жаропрочных сплавов на основе эвтектики в системе Nb–Nb2C // Материалы IV Междунар. конф. «Аддитивные технологии: настоящее и будущее» (Москва, 30 марта 2018 г.). М.: ВИАМ, 2018. С. 363–364.
- Медведев П.Н., Гуляев А.И. Анализ пространственного распределения трещин в жаропрочном никелевом сплаве, изготовленном по технологии СЛС // Авиационные материалы и технологии. 2020. №1 (58). С. 12–18. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-12-18.
- Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
- Tang H.P., Qian M., Liu N. et al. Effect of Powder Reuse Times on Additive Manufacturing of Ti–6Al–4V by Selective Electron Beam Melting // Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 2015. Vol. 67. No. 3. Р. 555–563.
- Ardila L.C., Garciandia F., González-Díaz J.B. et al. Effect of IN718 Recycled Powder Reuse on Properties of Parts Manufactured by Means of Selective Laser Melting // Physics Procedia. 2014. Vol. 56. P. 99–107.
- Slotwinski J.A., Garboczi E.J., Stutzman P.E. et al. Characterization of metal powders used for additive manufacturing // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 2014. Vol. 119. P. 460–493.
- Ladewig A., Schlick G., Fisser M. et al. Influence of the shielding gas flow on the removal of process by-products in the selective laser melting process // Additive Manufacturing. 2016. Vol. 10. P. 1–9.
- Sutton A.T., Kriewall C.S., Leu M.C., Newkirk J.W. Characterization of Heat-Affected Powder Generated during the Selective Laser Melting of 304L Stainless Steel Powder // Solid Freeform Fabrication 2017: Proceedings of the 28th Annual International. Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference Reviewed Paper, 2017. P. 261–276.
- Guan K., Wang Z., Gao M. et al. Effects of processing parameters on tensile properties of selective laser melted 304 stainless steel // Materials and Design. 2013. Vol. 50. P. 581–586.
- Wright R.N., Flinn J.E., Korth G.E. et al. The microstructure and phase relationships in rapidly solidified type 304 stainless steel powders // Metallurgical Transactions: A. 1988. Vol. 19. P. 2399–2405.
- Евгенов А.Г., Шуртаков С.В., Прагер С.М., Малинин Р.Ю. Особенности загрязнения оборотного порошкового материала в процессе селективного лазерного синтеза // Технология металлов. 2018. №11. С. 21–29.
- Чабина Е.Б., Евгенов А.Г., Королев В.А., Раевских А.Н., Филонова Е.В. Особенности послойного формирования структуры изделий из никелевых жаропрочных сплавов при селективном лазерном сплавлении // Фундаментальные основы инженерных наук: сб. науч.-популяр. статей. М., 2017. С. 250–261.