Исследование терммеханики процесса селективного лазерного плавления порошков различного гранулометрического состава


Авторы

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

1. Государственный технический университет имени Ле Куй Дона, 236 ул. Хоанг Куок Вьет, Ханой, Вьетнам
2. 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