ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 2 2024 58 ТЕХНОЛОГИЯ микроструктуру и улучшать механические свойства изготавливаемых деталей [3–5]. На настоящий момент существует огромное количество методик послойного выращивания изделий, однако одним из главных методов аддитивного производства является лазерная наплавка. Причина тому – универсальность, простота и распространенность технологии [6]. Указанная методика позволяет получать детали с низкой шероховатостью поверхности за счет меньшего размера лазерного луча, меньшей толщины слоя и короткого шага в сравнении с другими аддитивными технологиями. Данный метод подготовки также позволяет наносить дополнительный материал на готовое изделие с целью ремонта и восстановления детали [5–8]. Лазерная технология обеспечивает получение плотных деталей, без окисления поверхности в процессе выращивания за счет использования среды защитных газов, а также позволяет использовать несколько материалов в одной сборке (Functionally Gradient Material или FGM-образцы) [9–13]. Существует огромное количество исследований по различным аспектам лазерных аддитивных технологий, и одной из самых распространенных тем является оптимизация параметров обработки. Именно благодаря правильно подобранным режимам послойного наращивания можно оценить наличие физических дефектов, что говорит о качестве получаемой продукции [5, 8], а также позволяет повысить эффективность производства [7]. Ученые занимались темой оптимизации параметров с применением различных методик исследований. В работе [5] авторы подобрали режимы формирования единичных треков для волоконного лазера посредством перебора наиболее используемых режимов в матрице планирования. В исследовании [14] авторы использовали методику регрессионного анализа для определения влияния на формируемые треки мощности волоконного лазера с коаксиальным соплом, скорости наплавки, а также распределения порошка в подающей струе. Они установили, что при постоянной мощности лазера с увеличением скорости наплавки высота и площадь поперечного сечения уменьшаются, а при увеличении скорости подачи порошка – увеличиваются. При постоянных скоростях и изменении мощности площадь поперечного сечения увеличивается, а распределение порошка никак не влияет на геометрию трека. Аналогичные результаты получили авторы статьи [7], применяя методику ANOVA (analysis of variance – дисперсионный анализ). Они пришли к выводу, что разные параметры влияют на геометрические размеры трека по-разному. На высоту трека основное влияние оказывают скорость наплавки и скорость подачи порошка. Влияние мощности составляет около 1 %. Однако при исследовании ширины трека основными влияющими факторами являлись мощность и скорость сканирования. В работе [15] также изучали влияние различных режимов волоконного лазера на формирование одиночного трека. Авторы подтвердили, что увеличение скорости подачи порошка отрицательно влияет на качество сцепления между наплавленной дорожкой и подложкой, а скорость перемещения лазера отрицательно влияет на площадь поперечного сечения и положительно влияет на ширину наплавленного слоя. Мощность лазера оказывает существенное влияние на высоту и ширину формируемого трека в сравнении со скоростью сканирования и скоростью подачи порошка. Поскольку при различных исследованиях используется разное оборудование и разные материалы исследования, то, несмотря на идентичную технологию послойного нанесения, полученные результаты могут существенно отличаться. Тем самым данная тематика до сих пор остается актуальной. Поэтому целью настоящей работы является определение наиболее важных параметров лазерного излучения, влияющих на процесс наплавки, и оптимального режима для получения качественных единичных треков из стали AISI 316L при использовании волоконного лазера. Методика исследований Исследуемый материал Для исследования влияния режимов наращивания на получение качественных одиночных треков был использован порошок стали AISI 316L. Средний размер частиц составлял 15…45 мкм. Наплавление стального порошка проводилось на пластину из стали марки 12Х18Н10Т с размерами 50×50×5 мм. Химический состав используемых сплавов представлен в табл. 1.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1