Obrabotka Metallov. 2017 no. 3(76)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (76) 2017 6 ТЕХНОЛОГИЯ Анализ, моделирование и прогнозирование шероховатости поверхности меди, полученной методом селективного лазерного плавления Наталья Сапрыкина 1, a,* 1 Юргинский технологический институт (филиал) Национального исследовательского Томского политехнического университета, ул. Ленин- градская, 26, г. Юрга, 652055, Россия a http://orcid.org/0000-0002-5874-8287 , nat_anat_sapr@mail.ru ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.7.044 История статьи: Поступила: 27 апреля 2017 Рецензирование: 25 июля 2017 Принята к печати: 02 августа 2017 Доступно онлайн: 15 сентября 2017 Ключевые слова : Селективное лазерное плавление Режимы плавления Коагуляция Шероховатость Порошковый материал Качество поверхности Качество внутреннего объема АННОТАЦИЯ В отличие от традиционных методов удаления материала технологии быстрого прототипирования направлены на создание сложных изделий путем последовательного добавления материала (материалов). К настоящему времени известно большое количество методов быстрого прототипирования, которые отлича- ются применяемым материалом и способом формообразования изделия. Инновационным является метод се- лективного лазерного плавления физической копии различных объектов из металлов, сплавов и металлома- тричных композитных материалов для удовлетворения требований со стороны аэрокосмической, оборонной, автомобильной и биомедицинской промышленности. Важным направлением развития технологии селек- тивного лазерного плавления является повышение качества формируемого изделия. Это является сложным многопараметрическим процессом, в котором можно выделить порядка 130 параметров, влияющих на конеч- ный результат. В работе представлены результаты экспериментальных исследований влияния защитного газа аргона, механоактивации порошка и воздействия технологических режимов плавления: мощности лазерного излучения, скорости перемещения луча лазера, шага сканирования, предварительной температуры подогре- ва порошкового материала на шероховатость поверхности, полученной из медного порошкового материала методом селективного лазерного плавления. Эксперименты по плавлению медного порошка реализованы на установке послойного лазерного плавления оригинальной конструкции, которая позволяет регулировать все технологические режимы плавления. Шероховатость поверхности определена на цифровом бесконтакт- ном микроскопе Olympus LEXT OLS4100. Получена математическая зависимость шероховатости поверх- ностного слоя из медного порошка от технологических режимов плавления на основе теории планирования эксперимента и статической обработки результатов. Определены значимые параметры режима – мощность лазерного излучения, скорость перемещения луча лазера, шаг сканирования, влияющие на шероховатость слоя, а также пределы ее изменения с 480 до 725 мкм при увеличении мощности с 14 до 30 Вт, скорости перемещения луча лазера 1400 мм/мин, температуре подогрева порошка 114 °С, шаге сканирования 0,2 мм; с 750 до 480 мкм – при увеличении скорости перемещения луча лазера с 200 до 3000 мм/мин, мощности 22 Вт, температуре подогрева порошка 114  С, шаге сканирования 0,2 мм. Увеличение шага сканирования с 0,1 до 0,3 мм приводит к уменьшению шероховатости с 740 до 525 мкм при скорости перемещения луча лазера 3000 мм/мин, мощности 30 Вт, температуре подогрева порошка 200 °С. Показано положительное влияние защитной атмосферы и механоактивации порошкового материала на качество поверхностного слоя. Для цитирования: Сапрыкина Н.А. Анализ, моделирование и прогнозирование шероховатости поверхности меди, полученной методом селективного лазерного плавления // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2017. – № 3 (76). – С. 6–16. – doi: 10.17212/1994-6309-2017-3-6-16. ______ *Адрес для переписки Сапрыкина Наталья Анатольевна , к.т.н., доцент Юргинский технологический институт (филиал) ул. Ленинградского, 26, 652055, г. Юрга, Кемеровская обл., Россия Е-mail: nat_anat_sapr@mail.ru Введение Первый коммерчески успешный метод аддитивного производства был разработан в 1987 году Карлом Декартом и использован для изготовления моделей и прототипов [1]. В насто- ящее время аддитивные технологии являются са- мыми быстро развивающимися передовыми тех- нологиями в мире. В отличие от традиционных методов удаления материала технологии быстро- го прототипирования направлены на создание сложных изделий путем последовательного до- бавления материала (материалов). К настоящему времени известно большое количество методов быстрого прототипирования, которые отличают- Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2017 № 3(76) с. 6–16 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2017-3-6-16 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov