Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана (Москва, Россия)

В. А. Фунтиков, директор НОЦ «Инновационный центр аддитивного производства», vladislav.funt@bmstu.ru
В. А. Середина, студент кафедры «Лазерные технологии в машиностроении», seredina@bmstu.ru
А. В. Михайлова, студент кафедры «Лазерные технологии в машиностроении», mikhailova@bmstu.ru
А. В. Гебеш*, ассистент кафедры «Лазерные технологии в машиностроении», gebesh@bmstu.ru
Д. М. Мельников, доцент кафедры «Лазерные технологии в машиностроении», канд. техн. наук, доцент, melnikovd@bmstu.ru

ЗАО «Биоград» (Санкт-Петербург, Россия)
Н. Е. Дробченко, руководитель Департамента аддитивных технологий, канд. физ.-мат. наук

*Корреспондирующий автор.

Исследована анизотропия шероховатости поверхностей деталей из жаропрочного никелевого сплава Inconel 939, полученных методом селективного лазерного плавления (СЛП), и ее влияние на эффективность пескоструйной обработки и лазерной полировки. Оценка шероховатости проведена в продольном, поперечном и диагональном направлениях при двух длинах отсечки, что позволило разделить вклад микрорельефа и макроволнистости. Установлено, что исходная шероховатость существенно зависит от ориентации поверхности относительно треков сканирования и длины отсечки, причем максимальные значения Ra, Rz и Rq наблюдаются при пересечении межтрековых и межслоевых границ, а минимальные – вдоль треков. Показано, что пескоструйная обработка обеспечивает снижение шероховатости на всех исследованных участках, однако величина ΔRa и ΔRz сильно варьируется в зависимости от направления измерения и исходного рельефа, демонстрируя наибольший эффект на наклонных и более грубых поверхностях. Определено, что анизотропия исходной шероховатости и ее пескоструйная обработка обуславливает предельно достижимый уровень Ra после лазерной полировки. Это должно учитываться при выборе стратегии сканирования и комбинировании методов финишной обработки.

1. Gudivada G., Pandey A. K. Recent developments in nickel-based superalloys for gas turbine applications: Review. Journal of Alloys and Compounds. 2023. Vol. 963. 171128.
2. Boig C. The Application of Additive Manufacturing to Nickel-base Superalloys for Turbocharger Applications. PhD Thesis. The University of Sheffield, 2018. 242 p.
3. Zhang M., Zhang B., Wen. Y, Qu X. Research progress on selective laser melting processing for nickel-based superalloy. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2022. Vol. 29, Iss. 3. pp. 369–388.
4. Koshlakov V. V., Mosolov S. V., Klimenko A. G., Akbulatov E. S., Nazarov V. P., Gerasimov E. V. Implementation of additive 3D printing technology in the development of an experimental oxygen-hydrogen low thrust rocket engine. Siberian Aerospace Journal. 2024. Vol. 25, Iss. 3. pp. 320–336.
5. Sun С., Li W., Li C., Sun R., Liu G., Li X. Study on Microstructure and Fatigue Properties of Laser Powder Bed Fusion Nickel-Based Superalloy with Heat Treatment. Additive Manufacturing Frontiers. 2025. Vol. 4, Iss. 2. pp. 200217.
6. Lukina E. A., Bazaleeva K. O., Petrushin N. V., Tsvetkova E. V. Peculiarities of the structure formation of heat-resistant nickel alloy ZhS6K-VI (ЖС6К-ВИ) during selective laser melting. Tsvetnye Metally. 2016. No. 3. pp. 57–62.
7. Supchinsky O., Melnikova M., Kholopov A., Melnikov D., Bogdanov A. Additive Technologies Features for Manufacturing Metal Products from Powder Materials by Direct Laser Deposition. Guda, A. (eds) Networked Control Systems for Connected and Automated Vehicles. 2022. Vol. 2. pp. 393–401.
8. Kafka O. L., Benzing J., Derimow N., Schumacher P. et al. Effects of as-built surface with varying number of contour passes on high-cycle fatigue behavior of additively manufactured nickel alloy 718. International Journal of Fatigue. 2023. Vol. 176. pp. 107872.
9. Jinoop A. N., Shiva S., Paul C. P. Laser-Based Post-processing of Metal Additive Manufactured Components. Radhakrishnan, J., Pathak, S. (eds) Advanced Engineering of Materials Through Lasers. Springer, Cham, 2022. pp. 147–170.
10. Fox J. C., Moylan S. P., Lane B. M. Effect of Process Parameters on the Surface Roughness of Overhanging Structures in Laser Powder Bed Fusion Additive Manufacturing. Procedia CIRP. 2016. Vol. 45. pp. 131–134.
11. Mirabal A., Loza-Hernandez I., Clark C., Hooks D. E., McBride M., Stull J. A. Roughness measurements across topographically varied additively manufactured metal surfaces. Additive Manufacturing. 2023. Vol. 69, Iss. 2. pp. 103540.
12. Koutiri I., Pessard E., Peyre P., Amlou O., De Terris T. Influence of SLM process parameters on the surface finish, porosity rate and fatigue behavior of as-built Inconel 625 parts. Journal of Materials Processing Technology. 2018. Vol. 255. pp. 536–546.
13. Lee S., Shao S., Wells D. N., Zetek M., Kepka M., Shamsaei N. Fatigue behavior and modeling of additively manufactured IN718: The effect of surface treatments and surface measurement techniques. Journal of Materials Processing Technology. 2021. Vol. 302. 117475.
14. Fang Z., Lu L., Chen L., Guan Y. Laser polishing of additive manufactured superalloy. Procedia CIRP. 2018. Vol. 71. pp. 150–154.
15. Mai T.A., Lim G. C. Micromelting and its effects on surface topography and properties in laser polishing of 304 stainless steel. Journal of Laser Applications. 2004. Vol. 16, Iss. 4. pp. 221–228.
16. Bureš M., Zetek M. Application of laser surface polishing on additive manufactured parts of Inconel 718 nickel-based superalloy. MM Science Journal. 2020. Vol. 1. pp. 3873–3877.
17. Savkin A., Funtikov V. A., Grigoryants A. G., Tretiyakov R. Development of fiber laser optic system for laser polishing of parts. Science intensive technologies in mechanical engineering. 2016. Vol. 1, Iss. 9. pp. 16–23.
18. Kaynak Y., Tascioglu E. Post-processing effects on the surface characteristics of Inconel 718 alloy fabricated by selective laser melting additive manufacturing. Progress in Additive Manufacturing. 2020. DOI: 10.1007/s40964-019-00099-1
19. Cwikła M., Dziedzic R., Reiner J. Influence of overlap on surface quality in the laser polishing of 3d printed inconel 718 under the effect of air and argon. Materials. 2021. Vol. 14, Iss. 6. pp. 1479.
20. Jha A., Shukla S., Choudhary A. Manoharan R., Muvvala G. A study on developing process-structure–property relationship with molten pool thermal history during laser surface remelting of Inconel 718. Optics & Laser Technology. 2022. Vol. 157. pp. 108732.
21. Park J. H., Bang G. B., Lee K. A. Son Y., Kim W. R., Kim H. G. Effect on microstructural and mechanical properties of Inconel 718 superalloy fabricated by selective laser melting with rescanning by low energy density. Journal of Materials Research and Technology. 2021. Vol. 10. pp. 785–796.
22. Zhihao F., Libin L., Longfei C., Yingchun G. Laser Polishing of Additive Manufactured Superalloy. Procedia CIRP. 2018. Vol. 71. pp. 150–154.
23. Hofele M., Roth A., Schanz J., Harrison D., De Silva A., Riegel H. Laser Polishing of Laser Powder Bed Fusion AlSi10Mg Parts–Influence of Initial Surface Roughness on Achievable Surface Quality. Materials Sciences and Applications. 2021. Vol. 12. pp. 15–41.