АО «НПО «ЦНИИТМАШ», Москва, Россия:

В. В. Береговский, заместитель генерального директора — директор Института технологии поверхности и наноматериалов (ИТПН)
Е. В. Третьяков, зам. директора ИТПН по планово-производственной работе
С. А. Щуренкова, заведующая лабораторией «Вакуумные покрытия и оборудование», эл. почта: svetastch@yandex.ru

ООО «Уральский завод газовых центрифуг», Новоуральск, Свердловская обл., Россия:
А. В. Плесовских, главный специалист исследовательского отдела

В работе представлена оптимизация выбора технологических режимов изготовления модельных образцов из жаропрочных никелевых сплавов методом селективного лазерного плавления на установке трехмерного прототипирования, позволяющая получить необходимые прочностные свойства материала в изделии. Проведено изготовление экспериментальных образцов из порошков никелевых сплавов типа ХН62ВМЮТ (ЭП-708ВД), ХН45МВТЮБР (ЭП-718) по технологии селективного лазерного плавления на установке SLM 280 H при разных технологических режимах. Для всех технологических режимов изготовления экспериментальных образцов использовали алгоритм сканирования — шахматное заполнение, интервал штриховки — 0,12 мкм, диаметр пятна лазера — 80 мкм. Для изготовления образцов варьировали основные технологические параметры, определяющие плотность подводимой энергии: мощность лазерного излучения (в диапазоне 245–305 Вт) и скорость сканирования (в диапазоне 605–1005 м/с), плотность подводимой энергии (в диапазоне 0,24–0,50 Дж/м). Определены механические характеристики (условный предел текучести, предел прочности, относительное удлинение) экспериментальных образцов при растяжении на универсальной испытательной машине UTS-100 при комнатной температуре. Установлено, что для образцов, изготовленных из никелевого сплава типа ХН62ВМЮТ (ЭП-708ВД), характер разрушений хрупкий, пластичность материала практически отсутствует. Максимальные прочностные свойства достигнуты при плотности подводимой энергии в диапазоне 0,30–0,35 Дж/м. Максимальные прочностные свойства экспериментальных образцов из никелевого сплава типа ХН45МВТЮБР (ЭП-718) достигаются при плотности подводимой энергии в диапазоне 0,30–0,40 Дж/м. Показано, что основным фактором, влияющим на прочностные свойства материала, является плотность подводимой энергии в зону плавления порошка.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (уникальный идентификатор ПНИ RFMEFI57915X0125).

1. Taylor C. M., Childs T. H. С., Hauser C. Morphology of direct SLS-processed stainless steel layers // Proc. Solid Freeform Fabrication Symposium. 2002. Р. 530–537.
2. Yadroitsev I., Bertrand Ph., Smurov I. Parametric analysis of the selective laser melting process // Aррlied Surface Science. 2007. Vol. 253. Р. 8064–8069.

3. Klocke F., Wagner C., Ader C. Development of an integrated model for selective laser sintering // Proc. 36th CIRP International Seminar on Manufacturing Systems. 2003. P. 387–392.
4. Wohlers T. Wohlers Report. State of the industry, annual worldwide progress report. — Wohlers Associates Inc., 2008. P. 29–37.
5. Childs T. H. C., Hauser C., Badrossamay M. Maрing and modelling single scan track formation in direct metal selective laser melting // CIRP Annals — Manufacturing Technology. 2004. Vol. 53/1. P.191–194.
6. Rombouts M. Selective laser sintering/melting of iron-based powders : PhD thesis. Katholieke Universiteit Leuven. — Belgium, 2006.
7. Tingskog T., Kulkarni K. M., Mossner W., Whychell D. T. Influence of powder pаrticle size on properties of MIM parts // Advances in powder metallurgy and particulate materials. Proc. International Conference in Princeton. 2000. Vol. 4. Р. 185–193.
8. Heaney D. F. Qualification method for powder injection molded components // P/M Science & Technology Briefs. 2004. Vol. 6/3. Р. 21–27.
9. Simchi A. The role of particle size on the laser sintering of iron powder // Metallurgical and Materials Transactions B. 2004. Vol. 35/5. Р. 937–948.
10. Yang S., Evans J. R. G. Flow rate of metal powders at reduced and elevated air pressure // Powder Technology. 2005. Vol. 154. Р. 95–98.
11. Kruth J. P., Mercelis P., Van Vaerenbergh J., Froyen L., Rombouts M. Binding mechanisms in selective laser sintering and selective laser melting // Rapid Prototyping Journal. 2005. Vol. 11/1. Р. 26–36.
12. Береговский В. В., Третьяков Е. В., Щуренкова С. А. Оборудование для послойного изготовления сложнопрофильных изделий методом селективного лазерного плавления MeltMaster3D 550 // Материалы II Международной конференции «Аддитивные технологии: настоящее и будущее». — М., 2016. С. 22.
13. Сироткин О. С., Рыцев С. Б., Левин А. М. Опыт применения порошковых материалов в технологии лазерного послойного синтеза // Авиационная промышленность. 2012. № 4. С. 81–90.
14. Attar H., Calin M., Zhang L. C., Scudino S., Eckert J. Manufacture by selective laser melting and mechanical behavior of commercially pure titanium // Materials Science & Engineering A. 2014. Vol. 593. P. 170–177.
15. Casalino G., Campanelli S. L., Contuzzi N., Ludovico A. D. Experimental investigation and statistical optimisation of the selective laser melting process of a maraging steel // Optics & Laser Technology. 2015. Vol. 65. P. 151–158.
16. Yadroitsev I., Krakhmalev P., Yadroitseva I. Hierarchical design principles of Selective Laser Melting for high quality metallic objects // Additive Manufacturing. 2014. DOI: 10.1016/j.addma.2014.12.007
17. SLM Metal Power. Discover the variety. SLM-Solutions [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://slm-solutions.com/sites/default/files/attachment/page/2016/01/151023_slm_metal_powder.pdf
18. ГОСТ 1497–84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. — Введ. 1986–01–01.
19. Сорокин Л. И. Свариваемость жаропрочных сплавов, применяемых в авиационных газотурбинных двигателях // Cварочное производство. 1997. № 4. С. 4–11.
20. Ломберг Б. С., Моисеев С. А. Жаропрочные и деформируемые сплавы для современных и перспективных ГТД // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2007. № 6. С. 2–5.
21. Сорокин В. Г. и др. Стали и сплавы. Марочник : справочник / под ред. В. Г. Сорокина, М. А. Гервасьева. — М. : Интермет Инжиниринг, 2001. — 608 с.