Исследование термомеханики процесса селективного лазерного плавления порошков различного гранулометрического состава


Авторы

Нгуен Т. Л.1*, Добрянский В. Н.2**, Рабинский Л. Н.3***

1. Государственный технический университет имени Ле Куй Дона, 236 ул. Хоанг Куок Вьет, Ханой, Вьетнам
2. Управление довузовской подготовки,
3. Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: kqvn.nguyenlong@gmail.com
**e-mail: dobryanskijvn@mai.ru
***e-mail: rabinskiy@mail.ru

Аннотация

В данной работе представлены результаты исследования влияния гранулометрического состава порошков сплава AlSi10Mg на процесс его селективного лазерного плавления и термомеханику процесса. Показано влияние среднего размера частиц на морфологию ванны расплава и дефектность ее структуры в экспериментах на уровне единичных треков, получаемых методом селективного лазерного плавления. Исследования проводились для порошков с размером частиц d50 от 20 до 70 мкм, полученных просеиванием стандартного порошка, в широком диапазоне варьирования скоростей (0,1-1,98 м/с) и мощностей (40-400 Вт) лазерного источника. Анализировалось влияние гранулометрического состава металлопорошковой композиции на глубину и ширину ванны расплава, появление эффекта глубокого проплавления, комкования и нестабильного плавления, а также появления дефектов в виде трещин. По результатам исследования вида сверху и поперечных шлифов единичных треков построены карты процесса, отражающие характерные диапазоны параметров, соответствующих различным типам морфологии единичных треков, а также появления трещин. По результатам анализа начала проплавления порошкового слоя, полученного из композиции различной гранулометрии, была установлена зависимость величины потребной для плавления энергии от среднего размера частиц слоя и решена обратная задача идентификации эффективных коэффициентов поглощения и теплопроводности порошкового слоя.

Ключевые слова:

селективное лазерное плавление, гранулометрический состав, параметры плавления, единичный трек, ванна расплава, трещина

Список источников

  1. Herzog D. et al. Additive manufacturing of metals //Acta Materialia. – 2016. – Т. 117. – С. 371-392. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.019
  2. Rabinskii L. N., Tokmakov D. I., Solyaev Y. O. Manufacture of the transceiver housing for an active phased array antenna with built-in cooling channels by selective laser melting //Russian Engineering Research. – 2019. – Т. 39. – С. 785-788. DOI: https://doi.org/10.3103/S1068798X19090168
  3. DebRoy T. et al. Additive manufacturing of metallic components–process, structure and properties //Progress in materials science. – 2018. – Т. 92. – С. 112-224. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2017.10.001
  4. Aboulkhair N. T. et al. 3D printing of Aluminium alloys: Additive Manufacturing of Aluminium alloys using selective laser melting //Progress in materials science.– 2019. – Т. 106. – С. 100578. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2019.100578
  5. Brock L. et al. Relative performance of additively manufactured and cast aluminum alloys //Journal of Materials Engineering and Performance. – 2021. – Т. 30. – С. 760-782. DOI: https://doi.org/10.1007/s11665-020-05403-7
  6. Trevisan F. et al. On the selective laser melting (SLM) of the AlSi10Mg alloy: process, microstructure, and mechanical properties //Materials. – 2017. – Т. 10. – №. 1. – С. 76. DOI: https://doi.org/10.3390/ma10010076
  7. Tiberto D. et al. Additive manufacturing of copper alloys: influence of process parameters and alloying elements //Materials science and technology. – 2019. – Т. 35. – №. 8. – С. 969-977. DOI: 10.1080/02670836.2019.1600840
  8. Tan J. H., Wong W. L. E., Dalgarno K. W. An overview of powder granulometry on feedstock and part performance in the selective laser melting process //Additive Manufacturing. – 2017. – Т. 18. – С. 228-255. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addma.2017.10.011
  9. Simchi A. The role of particle size on the laser sintering of iron powder //Metallurgical and Materials Transactions B. – 2004. – Т. 35. – С. 937-948. DOI: https://doi.org/10.1007/s11663-004-0088-3
  10. Niu H. J., Chang I. T. H. Selective laser sintering of gas and water atomized high speed steel powders //Scripta Materialia. – 1999. – Т. 41. – №. 1. – С. 25-30. DOI: https://doi.org/10.1016/S1359-6462(99)00089-5
  11. Aboulkhair N. T. et al. Reducing porosity in AlSi10Mg parts processed by selective laser melting //Additive manufacturing. – 2014. – Т. 1. – С. 77-86. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addma.2014.08.001
  12. Dobryanskiy V. N. et al. Influence of mean particle size on chemical composition of AlSi10Mg powders //Nanoscience and Technology: An International Journal. – 2025. – Т. 16. – №. 3. DOI: Influence of mean particle size on chemical composition of AlSi10Mg powders 
  13. Eagar T. W. et al. Temperature fields produced by traveling distributed heat sources //Welding journal. – 1983. – Т. 62. – №. 12. – С. 346-355. URL: https://eagar.mit.edu/publications/Eagar036.pdf


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2026

 Вход