ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Аннотация
Развитие методов послойного синтеза готовых прототипов и изделий позволяет внедрять данные технологии в различные сферы деятельности, начиная от легкой и заканчивая военной промышленностью и медициной. Особый интерес вызывает возможность изготовления металлических изделий сложной геометрической формы. Технологии послойного лазерного спекания дают возможность использовать в качестве строительного материала металлические порошки и их смеси. Исходные физико-химические свойства порошков определяют условия и технологические режимы, при которых будет проходить синтез изделия. К таким свойствам относятся: гранулометрический состав, форма частиц, температура плавления, теплопроводность материала и др. В процессе спекания металлических порошков возникает эффект коагуляции, что отрицательно влияет на качество спекаемого изделия. Одним из способов изменения начальных свойств порошка, а так же изменение эффекта коагуляции, является его предварительная активация. В данной работе представлены результаты экспериментальных исследований, влияния предварительной активации порошка марки ПМС-1 (ГОСТ 4960-09) на изменения его первоначальных свойств. Показано изменение пористости и механической прочности образцов, полученных методом селективного лазерного спекания (СЛС) в зависимости от способа активации порошка. Активация порошка проводилась гамма-излучением радиоактивного изотопа Со⁶⁰  и механически. Насыпная плотность порошка определялась методом «воронки». Изменение структуры порошка определялось на металлографическом микроскопе. Экспериментальные образцы изготавливались на технологическом лазерном комплексе «ВАРИСКАФ-100М». Механическая прочность на сжатие определялась на настольной универсальной испытательной системе. Результаты экспериментов показали, что при механической активации значительно изменяются гранулометрические свойства порошка. Частицы порошка образуют агломераты пластинчатой формы размерами до 0,5 мм. Насыпная плотность порошка, активированного механическим способом, увеличивается до 35 % при времени обработки 1,5 минуты и до 45 % при 3 минутах. В результате лазерного воздействия наблюдаются процессы, как спекания частиц порошка, так и полного их сплавления. При активации ионизирующим излучением структура и насыпная плотность порошка не изменяется. При спекании наблюдается повышенная окисленность материала и усадка образца.

Список литературы
1. Харанжевский Е.В. Лазерный синтез поверхностных наноструктурных покрытий систем Al-C // Вестник Удмуртского университета. – 2011. – № 4-1. – С. 6–12.

2. Kumar S., Kruth J.-P. Composites by Rapid Prototyping Technology // Materials & Design. - 2010, - Vol. 31, iss. 2. - P. 850–856. - doi:10.1016/j.matdes.2009.07.045

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

4. 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.

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

6. Полубояров В.А., Лапин А.Е, Коротаева З.А., Черепанов А.Н., Солоненко О.П., Коботаева Н.С., Сироткина Е.Е.,  Корчагин М.А. Влияние механической активации металлических порошков на их реакционную способность и свойства плазменных покрытий // Химия в интересах устойчивого развития. – 2002. – Т. 10. – № 1-2. – С. 219–225.

7. Filipović S., Obradović N., Pavlović V. B., Marković S., Mitrić M., Ristić M.M. Influence of Mechanical Activation on Microstructure and Crystal Structure of Sintered MgO-TiO₂ System // Science of Sintering. – 2010. – V. 42, iss. 2. – P. 143–151. – doi: 10.2298/SOS100518002F.

8. Сапрыкина Н.А., Сапрыкин А.А., Яковлев В.И. Влияние механической активации металлических порошков на качество поверхностного слоя, полученного технологией послойного синтеза // Обработка металлов. – 2012. – № 4. – С. 108–110.

9. Дорогина Г.А. , Горкунов Э.С.,  Субачев Ю.В., Задворкин С.М., Кузнецов И.А., Туева Е.А., Долматов А.В. Структура и физико-механические свойства спеченных материалов системы Fe-Si, полученных из механически активированных на воздухе порошков // Физика и химия обработки материалов. – 2011. – № 5. – С. 56–61.

10. Ibragimov E. A. , Saprykin A. A. , Babakova E. V. Influence of Laser Beam Machining Strategy at SLS Synthesis // Advanced Materials Research. – 2014 – V. 1040. – P. 764–767. - doi: 10.4028/www.scientifi c.net/AMR.1040.764.

11. 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.

12. ИСО 3923–1:2008. Порошки металлические. Определение насыпной плотности. Ч. 1. Метод с использованием воронки. – М.: Стандартинформ, 2012. – 5 с.

13. Градобоев А.В., Суржиков А.П. Радиационная стойкость СВЧ приборов на основе арсенида галлия. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2005 – 277 с.

14.  Мамонтов А.П., Чернов И.П. Эффект малых доз ионизирующего излучения. – 2-е изд., перераб. и доп. – Томск: Дельтапдан, 2009. – 288 с.

15. Ильин А. П. Развитие электровзрывной технологии получения нанопорошков в НИИ высоких напряжений при Томском политехническом университете // Известия Томского политехнического университета. – 2003. – Т. 306. – № 1. – С. 133–139.