Obrabotka Metallov 2015 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (68) 2015 83 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Введение В настоящее время технология послойного лазерного спекания позволяет изготавливать из- делия из различных порошковых материалов, а также их смесей [1, 2]. Достоинство данного ме- тода заключается в получении готового изделия либо прототипа сложной геометрической формы за короткие сроки с меньшими затратами. В тех- нологии СЛС наибольший интерес представляет синтез изделий из металлических порошков [3, 4]. Порошок марки ПМС-1 (ГОСТ 4960–09) широко распространен в порошковой метал- лургии для производства спеченных изделий в автомобильной, металлургической, электротех- нической, авиационной, машиностро- ительной промышленности для изго- товления колец, втулок, подшипников, электрических контактов, электродов, щеток электрических машин и филь- тров для тонкой очистки масел [5]. При послойном лазерном синтезе порошок подвергается интенсивному локальному тепловому воздействию. В результате частицы порошка меди оплавляются и формируют крупные образования – капли (эффект коагуля- ции). Вследствие этого в спеченных образцах образуются поры, которые неблагоприятно влияют на эксплуа- тационные характеристики изделия. Уменьшить эффект коагуляции можно за счет увеличения смачиваемости частиц порошка. В ряде работ, например [6–8], показано влияние предварительной активации порошка на измене- ние эффекта коагуляции в процессе формирова- ния образца технологией СЛС. Цель данной работы: определить наиболее подходящий способ предварительной активации металлического порошка, его влияние на изме- нение физических свойств порошка и предела прочности на сжатие образцов, полученных тех- нологией СЛС. Методы и оборудование экспериментального исследования Основными характеристиками, влияющими на процесс СЛС, является размер и форма части- цы порошка, а также его насыпная плотность и активность поверхности [9, 10]. Активации и по- следующему спеканию был подвергнут медный порошок марки ПМС-1 (ГОСТ 4960–09). Процесс активации гамма-излучением про- водился с помощью установки «Исследователь» на основе изотопа Со 60 . Данная установка пред- ставляет собой свинцовый контейнер с установ- ленным в нем облучателем с источником излуче- ния. Порошок облучался дозами от 10 4 до 10 6 Р, что соответствовало времени облучения от 3 до 120 мин. Для механоактивации была использована шаровая мельница планетарного вида (рис. 1). Порошок подвергался ударной нагрузке в тече- ние 1,5...3 мин. Изменение размера и формы частиц порошка регистрировались на металлографическом ми- кроскопе МЕТАМ РВ. Экспериментальные образцы были изготов- лены на СЛС-установке «ВАРИСКАФ-100М». Данная установка позволяет управлять следу- ющими технологическими режимами: скорость сканирования, мощность излучения лазера, шаг сканирования, контролируемая газовая атмосфе- ра и температура подогрева порошка [11]. Уста- новка представлена на рис. 2. Изготовленные образцы представляли со- бой куб со сторонами 10 мм. Спекание образцов проводилось при следующих технологических режимах: мощность излучения лазера составля- ла 15 и 30 Вт; скорость сканирования составляла 2000 мм/мин.; шаг сканирования ( x , y , z ) 0,2 мм; начальная температура порошка 27 °С. Все об- разцы порошка спекались в защитной среде ар- гона. Рис. 1. Планетарная мельница-активатор АГО-2С