doi:
УДК: 539.37:669.018.2

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ СТРАТЕГИЙ СКАНИРОВАНИЯ НА ОСТАТОЧНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Егоров В. Ю., Зотов Б. О., Федоренко Л. В., Чернышихин С. В.
Язык статьи: русский

Аннотация

В данной работе была проведена оценка остаточных напряжений в изделиях из никелида титана после процесса селективного лазерного плавления (СЛП) методом кольца. Никелид титана склонен к образованию трещин в процессе СЛП вследствие накопления остаточных напряжений. Таким образом, целью исследования является снижение остаточных напряжений никелида титана с помощью различных стратегий сканирования. Для этого было проведено несколько процессов 3D-синтеза образцов в виде колец с применением шахматной и радиальной стратегий сканирования, при этом варьировался размер шахмат и направление перемещения лазера соответственно. Кроме того, одна партия образцов была изготовлена с расположением на платформе построения под углом в 45 градусов к плоскости XY и оси Z. Именно эти образцы показали наилучший результат со значением остаточных напряжений, близким к нулю. Также к значительному снижению остаточных напряжений привели уменьшение размера шахмат с 4.0 мм до 0.5 мм и увеличенная плотность поддерживающих конструкций. Стоит отметить, что полученный результат был достигнут без использования подогрева платформы построения, что обычно является решающим фактором в борьбе с трещинообразованием. Ключевые слова: остаточные напряжения, стратегия сканирования, метод кольца, селективное лазерное плавление, 3D-синтез, аддитивное производство, нитинол

Список литературы

1. Liu Y.A study on the residual stress during selective laser melting (SLM) of metallic powder / Y. Liu, Y. Yang, D. Wang // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016. Vol. 87. P. 647–656. doi: 10.1007/s00170-016-8466-y.
2. Fang Z.C. Review on residual stress in selective laser melting additive manufacturing of alloy parts / Z.C. Fang, Z.L. Wu, C.G. Huang, C.W. Wu // Optics & Laser Technology. 2020. Vol. 129. P. 106283. doi: 10.1016/j.optlastec.2020.106283.
3. Fu J. Micro selective laser melting of NiTi shape memory alloy: Defects, microstructures and thermal/mechanical properties / J. Fu, Z. Hu, X. Song, W. Zhai, Y. Long, H. Li, M. Fu // Optics & Laser Technology. 2020. Vol. 131. P. 106374. doi: 10.1016/j.optlastec.2020.106374.
4. Биргер И.А. Остаточные напряжения / И.А. Биргер. М.: Машгиз, 1963. 232 с.
5. Khaimovich A. Research study of residual stress during Ni-Co-Cr alloy selective laser melting process / A. Khaimovich, A. Agapovichev, A. Sotov, V. Kokareva, V. Smelov, E. Zhuchenko // Materials Today: Proceedings. 2019. Vol. 19. P. 2454–2457. doi: 10.1016/j.matpr.2019.08.063.
6. Ma Q.P. Residual stress build-up in aluminum parts fabricated with SLM technology using the bridge curvature method / Q.P. Ma, J. Mesicek, F. Fojtik, J. Hajnys, P. Krpec, M. Pagac, J. Petru // Materials. 2022. Vol. 15. № 17. P. 6057. doi: 10.3390/ma15176057.
7. Le Roux S. Improvement of the bridge curvature method to assess residual stresses in selective laser melting / S. Le Roux, M. Salem, A. Hor // Additive Manufacturing. 2018. Vol. 22. P. 320–329. doi: 10.1016/j.addma.2018.05.025.
8. Dixit S. Effects of scan rotation angle and build orientation on mechanical anisotropy in additive manufacturing 316L stainless steel / S. Dixit, S. Liu, P. M. Smith, S. A. Pradeep // Journal of Manufacturing Processes. 2024. Vol. 129. P. 122–133. doi: 10.1016/j.jmapro.2024.08.043.
9. Ulbricht A. Separation of the formation mechanisms of residual stresses in LPBF 316L / A. Ulbricht, S.J. Altenburg, M. Sprengel, K. Sommer, G. Mohr, T. Fritsch, T. Mishurova, I. Serrano-Munoz, A. Evans, M. Hofmann, G. Bruno // Metals. 2020. Vol. 10. № 9. P. 1234. doi:10.3390/met10091234.