ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация
В современной экономике для сокращения сроков выпуска нового изделия на этапах проектирования и изготовления применяют технологии послойного лазерного спекания. Развитие технологии идет по пути внедрения новых порошковых материалов и определения рациональных технологических режимов формирования поверхностного слоя заданного качества. Создание функционального изделия возможно только в определенном диапазоне лазерного воздействия, который подбирается экспериментально для порошкового материала, на точность изделия большое влияние оказывает толщина слоя. В работе представлены результаты экспериментальных исследований воздействия технологических режимов спекания порошкового материала (мощности лазерного излучения, скорости перемещения луча лазера, шага сканирования, предварительной температуры подогрева) на толщину спеченного слоя из кобальтхроммолибденового порошка DSK-F75. Исследования проводились на технологическом лазерном комплексе формирования поверхностей деталей сложной пространственной формы. Толщина спеченного слоя определялась по специально разработанной методике с применением инструментального цифрового микроскопа. Получена математическая зависимость толщины спеченного поверхностного слоя от режимов спекания кобальтхроммолибденового порошка на основе теории планирования эксперимента и статической обработки результатов, позволяющая выявить значимые параметры. По математической зависимости построены графики с наложением экспериментальных значений толщины спеченного слоя в зависимости от режимов спекания. Анализ графических зависимостей позволяет выявить значимые параметры режима - мощность лазерного излучения, скорость перемещения луча лазера, шаг сканирования, влияющие на толщину спеченного слоя, а также пределы ее изменения c 0,65 до 1 мм за счет увеличения мощности лазера с 10 до 20 Вт, с 0,65 до 0,88 мм за счет уменьшения скорости перемещения луча лазера с 300 до 100 мм/мин, с 0,9 до 1,27 мм за счет уменьшения шага сканирования с 0,15 до 0,1 мм, с 0,88 до 0,91 мм за счет увеличения температуры подогрева порошкового материала с 26 ⁰С до 200 ⁰С.

Список литературы
1. Wohlers report 2013: additive manufacturing and 3D printing state of the industry: annual worldwide progress report, May 23, 2013. – Fort Collins, Colorado: Wohlers Associates, 2013. – Р. 4–8. – (Executive summary). – ISBN 0–9754429–9–6.

2. Additive fabrication terminology unraveled. – URL: http://www.additive3d.com (accessed: 26.01.2015).

3. Григорянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с. – ISBN 5–217–00432–0.

4. Кузнецов В.Е. Системы быстрого изготовления прототипов и их расширения // CAD/CAM/CAE Observer. – 2003. – № 4 (13). – С. 2–7.

5. Gibson I.B., Rosen D.W., Stucker B. Additive manufacturing technologies. Rapid prototyping to direct digital manufacturing. – New York, USA: Springer, 2009. – 459 p. – ISBN-10: 1441911197. – ISBN-13: 978–1441911193.

6. Balling processes during selective laser treatment of powders / N.K. Tolochko, S.E. Mozzharov, I.A. Yadroitsev, T. Laoui, L. Froyen, V.I. Titov, M.B. Ignatiev // Rapid Prototyping Journal. – 2004. – Vol. 10, iss. 2. – P. 78–87. – doi: http://dx.doi.org/10.1108/13552540410526953.

7. Maeda K., Childs T.H.C. Laser sintering (SLS) of hard metal powders for abrasion resistant coatings // Journal of Materials Processing Technology. – 2004. – Vol. 149, iss. 1–3. – P. 609–615. – doi: 10.1016/j.jmatprotec.2004.02.024.

8. Direct selective laser sintering of iron- graphite powder mixture / K. Murali, A.N. Chatterjee, P. Saha, R. Palai, S. Kumar, S.K. Roy, P.K. Mishra, A.R. Choudhury // Journal of Materials Processing Technology. – 2003. – Vol. 136, iss. 1–3. – P. 179–185. – doi: 10.1016/S0924-0136(03)00150-X.

9. Olevsky E.A., German R.M. Effect of gravity on dimensional change during sintering–I. Shrinkage anisotropy // Acta Materialia. – 2000. – Vol. 48, iss. 5. – P. 1153–1166. – doi: 10.1016/S1359-6454(99)00368-7.

10. An experimental design approach to selective laser sintering of low carbon steel / A.N. Chatterjee, S. Kumar, P. Saha, P.K. Misha, A.R. Choudhury // Journal of Materials Processing Technology. – 2003. – Vol. 136, iss. 1–3. – P. 151–157. – doi: 10.1016/S0924-0136(03)00132-8.

11. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок: монография / В.Я. Панченко, В.С. Голубев, В.В. Васильцов, М.Г. Галушкин, А.Н. Грезев. – М.: Физматлит, 2009. – 664 c. – ISBN 978–5–9221–1023–5.

12. Патент на изобретение 2268493 Российская Федерация, МПК⁷ G 06 T 17/20, G 06 T 17/40. Способ лазерно-компьютерного макетирования / А.А. Сапрыкин, С.И. Петрушин, Н.А. Сапрыкина; патентообладатель Томский политехнический университет. – № 2004119122/09; заявл. 24.06.2004; опубл. 20.01.2006, Бюл. № 02. – 5 с.

13. Saprykina N.А., Saprykin А.А. Engineering support for improving quality of layer-by-layer laser sintering // The 7th International Forum on Strategic Technology IFOST2012, September 18–21, 2012. – Tomsk: TPU Press, 2012. – P. 129–132.

14. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. – М.: Машиностроение, 1981. – 184 c.

15. Saprykina N.А., Saprykin А.А. Improvement of surface layer formation technology for articles produced by layer-by-layer laser sintering // Applied Mechanics and Materials. – 2013. – Vol. 379. – P. 56–59. – doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.379.56.