Оптимизация параметров лазерной наплавки порошка на основе системы никель-алюминий
https://doi.org/10.25205/2541-9447-2022-17-1-65-77
Аннотация
Произведена оптимизация параметров лазерной наплавки для получения качественного единичного трека. В качестве материала наплавки был использован порошок алюминида никеля (Ni3Al) – ПН85Ю15. В ходе работы было получено 60 образцов, наплавленных при различных параметрах мощности, скорости сканирования, положения фокуса лазерного луча относительно поверхности порошкового слоя. Были измерены геометрические характеристики полученных единичных треков. Обнаружено, что размеры единичных треков уменьшаются с ростом скорости. Повышение мощности лазерного излучения приводит к увеличению ширины и высоты единичного трека, а также к увеличению глубины проплавления подложки. Исследована зависимость геометрических характеристик единичных треков от температуры ванны расплава. Также в работе была измерена микротвердость полученных образцов, найдена зависимость микротвердости образцов от скорости сканирования. Обнаружено, что микротвердость полученных образцов коррелирует с количеством энергии, сообщенной порошковому слою и температурой ванны расплава. Установлено, что совокупность экспериментальных данных описывается в обобщенных пространственных и энергетических координатах линейной зависимостью.
Ключевые слова
лазерная наплавка,
селективное лазерное сплавление,
ванна расплава,
единичный трек,
никелид алюминия,
ПН85Ю15
Об авторе
М. А. Гулов
Институт теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича Сибирского отделения Российской академии наук
Россия
Россия
Михаил Александрович Гулов, старший лаборант
Новосибирск
Список литературы
1. Gu D. D., Meiners W., Wissenbach K., Poprawe R. Laser additive manufacturing of metallic components: materials, processes and mechanisms. Int. Mater. Rev., 2012, no. 57, pp. 133–164. DOI 10.1179/1743280411Y.0000000014
2. Евгенов А. Г., Лукина Е. А., Королев В. А. Особенности процесса селективного лазерного синтеза применительно к литейным сплавам на основе никеля и интерметаллида Ni3Al // Новости материаловедения. Наука и Техника. 2016. № 5. С. 3–11.
3. Dutta Majumdar J., Manna I. Laser material processing. Int. Mater. Rev., 2011, no. 56, pp. 341–388. DOI 10.1179/1743280411Y.0000000003
4. Fabbro R. Melt pool and keyhole behaviour analysis for deep penetration laser welding. J. Phys. D. Appl. Phys., 2010, no. 43. DOI 10.1088/0022-3727/43/44/445501
5. Fotovvati B., Wayne S. F., Lewis G., Asadi E. A Review on Melt-Pool Characteristics in Laser Welding of Metals. Adv. Mater. Sci. Eng., 2018. DOI 10.1155/2018/4920718
6. Kumar P., Farah J. Influence of processing parameters on properties of Inconel 718. Mater. Lett., 2019, no. 252, pp. 256–259.
7. Scime L., Beuth J. Melt pool geometry and morphology variability for the Inconel 718 alloy in a laser powder bed fusion additive manufacturing process. Addit. Manuf., 2019, no. 29, p. 100830. DOI 10.1016/j.addma.2019.100830
8. Kusuma C., Ahmed S. H., Mian A., Srinivasan R. Effect of Laser Power and Scan Speed on Melt Pool Characteristics of Commercially Pure Titanium (CP-Ti). J. Mater. Eng. Perform., 2017, no. 26, pp. 3560–3568. DOI 10.1007/s11665-017-2768-6
9. Каблов Е. Н., Бунтушкин В. П., Поварова К. Б., Базылева О. А., Морозова Г. И., Казанская Н. К. Малолегированные легкие жаропрочные высокотемпературные материалы на основе интерметаллида Ni3Al // Металлы. 1999. № 1.
10. Каблов Е. Н., Ломберг Б. С., Бунтушкин В. П., Голубовский Е. Р., Мубояджян С. А. Сплав на основе интерметаллида Ni3Al – перспективный материал для лопаток турбин // Металловедение и термическая обработка металлов. 2002. № 7.
11. Kumar K. G., Anand T. J. S. A Novel Intermetallic Nickel Aluminide (Ni3Al ) as an Alternative Automotive Body Material. Int. J. Eng. Technol., 2011, pp. 274–282.
12. Гринберг Б., Иванов М. Интерметаллиды Ni3Al и TiAl : микроструктура, деформационное поведение. Екатеринбург, 2002.
13. Скобло Т., Петренчюк В. Выбор порошковой композиции и оптимальных параметров обработки при нанесении покрытий лазерным методом на кулачки распределительного вала // Распределение химических элементов по сечению детали. 1992. № 4. C. 57–71. URL: http://marefateadyan.nashriyat.ir/node/150
14. Golyshev A. A., Malikov A. G., Orishich A. M., Shulyatyev V. B. Experimental study of laser-oxygen cutting of low-carbon steel using fibre and CO2 lasers under conditions of minimal roughness. Quantum Electron., 2014, no. 44, pp. 970–974. DOI 10.1070/qe2014v044n10abeh015412
15. Golyshev A. A., Malikov A. G., Orishich A. M., Shulyatev V. B. High-quality laser cutting of stainless steel in inert gas atmosphere by ytterbium fibre and CO2 lasers. Quantum Electron., 2014, no. 44, pp. 233–238. DOI 10.1070/qe2014v044n03abeh015320
16. Фернандо Г. Л. Методики оптимизации процесса лазерного нанесения износостойких покрытий на валы газотурбинных установок: Дис. … канд. техн. наук. М., 2017. 148 с.
17. Григорьянц А., Шиганов И., Мисюров А. Технологические процессы лазерной обработки. М., 2008. 663 с.
18. Metelkova J., Kinds Y., Kempen K., Formanoir C. de, Witvrouw A., Van Hooreweder B. On the influence of laser defocusing in Selective Laser Melting of 316L. Addit. Manuf., 2018, no. 23, pp. 161–169. DOI 10.1016/j.addma.2018.08.006
19. Golyshev A., Orishich A. Study of the Laser Radiation Focusing Modes Effect on Geometrical and Mechanical Properties of Metal-Ceramic Tracks. Met. Work. Mater. Sci., 2019, no. 21, pp. 82–92. DOI 10.17212/1994-6309-2019-21.1-82-92
20. Солоненко О. П., Алхимов А. П., Марусин В. В., Рахимянов Х. М., Оришич А. М., Салимов Р. А., Щукин В. Г., Косарев В. Ф. Низкотемпературная плазма. Новосибирск: Наука, 2000. Т. 18: Высокоэнергетические процессы обработки материалов. 425 с. ISBN 5-02-031528-1
21. Rubenchik A. M., King W. E., Wu S. S. Scaling laws for the additive manufacturing. J. Mater. Process. Technol., 2018, no. 257, pp. 234–243. DOI 10.1016/j.jmatprotec.2018.02.034
22. Golyshev A. A., Orishich A. M., Filippov A. A. Similarity Laws in Laser Cladding of Cermet Coatings. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2019, vol. 60, no. 4, pp. 758–767. DOI 10.15372/pmtf20190421
Рецензия
Для цитирования:
Гулов М.А. Оптимизация параметров лазерной наплавки порошка на основе системы никель-алюминий. Сибирский физический журнал. 2022;17(1):65-77. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2022-17-1-65-77
For citation:
Gulov M.A. Optimization of Parameters of Laser Cladding of the Powder Based on Nickel-Aluminium System. SIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS. 2022;17(1):65-77. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/2541-9447-2022-17-1-65-77
Просмотров:
243
Послать статью по эл. почте 