doi: 10.52899/24141437_2025_03_355
УДК: 621.373.826

Влияние газового потока на образцы, изготовленные методом селективного лазерного сплавления

Мианджи З. ., Кобицкий А. Ю., Черноволов В. В., Жуков Р. М., Тужилин Д. Н., Раевский Е. В.
Язык статьи: русский
Ссылка для цитирования: Мианджи З., Кобицкий А.Ю., Черноволов В.В., Жуков Р.М., Тужилин Д.Н., Раевский Е.В. Влияние газового потока на образцы, изготовленные методом селективного лазерного сплавления // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 3. С. 355–364. DOI: 10.52899/24141437_2025_03_355 EDN: KVUPAF

Аннотация

Актуальность. Селективное лазерное сплавление (СЛС) — это технология изготовления металлических деталей путем сплавления частиц металлических порошковых композиций с помощью лазерного излучения. СЛС обеспечивает отличные механические свойства изготовленных деталей и высокую свободу в процессе их проектирования. В данной статье авторы изучают влияние мощности лазерного излучения на процесс разбрызгивания расплавленного порошкового материала. В ходе исследования были проанализированы причины возникновения, внешний вид и состав разбрызгивания, а также методы борьбы с ним. Поскольку процесс СЛС осуществляется в защитной атмосфере инертного газа, было показано, что поток газа является решающим фактором, так как он удаляет конденсат и предотвращает окисление материала во время плавления. Затвердевшие разбрызгиваемые частицы имеют средний размер приблизительно 162 мкм, что значительно превышает исходный размер порошка, равный 32 мкм. Цель работы состоит в анализе выброс материалы из порошка нержавеющей стали во время обработки и влияние потока газа на качество образца, особенно с точки зрения пористости. Результаты. Показали, что расход газа значительно влияет на однородность свойств изготавливаемых изделий. Свойства изготавливаемых деталей изменялись в зависимости от расположения образцов на платформе. Характеристики изготовленных деталей были более высокими при размещении образцов в зонах с высокой скоростью потока газа, при размещении в зонах с низкой скоростью потока газа их качество снижалось. Заключение. Полученные результаты могут быть использованы для прогнозирования и диагностики качества деталей, изготовленных в процессе СЛС. Ключевые слова: селективное лазерное сплавление; пористость; скорость потока; разбрызгивание; ламинаризатор.

Список литературы

1. Bin A., Halimi I., Pham Q. Spatter transport by inert gas flow in selective laser melting: A simulation study // Powder Technol. 2019. Vol. 352. P. 103–116. doi: 10.1016/j.powtec.2019.04.044
2. Bin A.A., Pham Q. Study of the spatter distribution on the powder bed during selective laser melting // Addit. Manuf. 2018. Vol. 22. P. 86–97. doi: 10.1016/j.addma.2018.04.036
3. Khairallah S.A., Anderson A.T., Rubenchik A., King W.E. Laser powder-bed fusion additive manufacturing: Physics of complex melt flow and formation mechanisms of pores, spatter, and denudation zones // Acta Materialia. 2016. Vol. 108. P. 36–45. doi: 10.1016/j.actamat.2016.02.014 EDN: WUOJWR
4. Manyalibo J.M. Metal vapor micro-jet controls material redistribution in laser powder bed fusion additive manufacturing // Sci. Rep. 2017. Vol. 7, N. 1. P. 1–12. doi: 10.1038/s41598-017-04237-z
5. Read N., Wang W., Essa Kh., Attallah M.M. Selective laser melting of AlSi10Mg alloy: Process optimisation and mechanical properties development // Mater. Des. 2015. Vol. 65. P. 417–424. doi: 10.1016/j.matdes.2014.09.044
6. Wang D., Wu Sh., Fu F., et al. Mechanism and characteristics of spatter generation in SLM processing and its effect on the properties // Mater. Des. 2016. Vol. 117. P. 121–130. doi: 10.1016/j.matdes.2016.12.060
7. Low D.K.Y., Li L., Corfe A.G. Effects of assist gas on the physical characteristics of spatter during laser percussion drilling of NIMONIC 263 alloy // Appl. Surf. Sci. 2000. Vol. 154–155. P. 689–695. doi: 10.1016/S0169-4332(99)00427-4 EDN: JIEYTI
8. Bidare P., Bitharas I., Ward R.M., et al. Fluid and particle dynamics in laser powder bed fusion // Acta Mater. 2018. Vol. 142. P. 107–120. doi: 10.1016/j.actamat.2017.09.051
9. Wang T., Dai Sh., Liao H., Zhu H. Pores and the formation mechanisms of SLMed AlSi10Mg // Rapid Prototyping Journal. 2020. Vol. 26, N. 9. P. 1657–1664. doi: 10.1108/rpj-02-2020-0036 EDN: GOQBNP
10. Nguyen D.S. Park H.S., Lee C.M. Effect of cleaning gas stream on products in selective laser melting // Mater. Manuf. Process. 2018. Vol. 34, № 4. P. 364–370. doi: 10.1080/10426914.2018.1512132
11. Pal S., Drstvenšek I., Brajlih T. Physical behaviors of materials in selective laser melting process // Strojniški vestnik — Journal of Mechanical Engineering. 2018. Vol. 64, № 12. P. 695–707. doi: 10.2507/daaam.scibook.2018.21