CC BY
23СЕКЦИЯ «3D МЕТОДЫ»
АПРОБАЦИЯ АКУСТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИЯХ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ С ПРИМЕНЕНИЕМ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Алифанова И.Е., Костюхин А.С., Быченок В.А. Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и
оптики, Санкт-Петербург, Россия НТЦ «Эталон», Санкт-Петербург, Россия sherbairina@mail. ru
Одной из основных проблем изготовления деталей методом послойной полимеризации является усадка материала изделия [1]. Для решения этой проблемы используются специальные подложки [2]. Адгезия материала изделия и подложки препятствует деформации материала при полимеризации и ограничивает усадку. Однако это способствует возникновению внутренних напряжений в материале изделия [1-3,5]. При отделении изделия от подложки освобождаются внутренние напряжения, которые в свою очередь создают деформации, искажающие проектные геометрические параметры изделия.
При такой постановке задачи особенно актуальной становится разработка методов неразрушающего контроля внутренних напряжений в изделиях, изготовленных с применением аддитивных технологий [5,6,11]. Одни из наиболее перспективных методов для решения данной проблемы - акустические методы неразрушающего контроля [11].
Авторами доклада предложено использовать акустический метод с генерацией двух взаимно-поляризованных поперечных и одной продольной ультразвуковых волн и лазерно-ультразвуковой метод.
Была проведена апробация возможности использования акустических методов для контроля внутренних напряжений на образцах, изготовленных методом селективно-лазерного спекания (СЛС) [9,10]. Параллельно с измерениями напряжений акустическими методами были проведены тензометрические измерения.
В результате исследований ультразвуковым и лазерно-ультразвуковым методами были получены численные значения внутренних напряжений, действовавших в объектах исследований, изготовленных методом СЛС, до их спиливания с основы. В результате проведения тензометрических измерений исследований были получены графики изменения внутренних напряжений по времени с момента начала спиливания образца с основы до момента его полного охлаждения. Также была измерена деформация объектов исследования после их спиливания с основы.
В результате измерений акустическими методами было получено характерное, принципиальное распределение внутренних напряжений в образцах, изготовленных методом СЛС [S]. Для более точного определения величины внутренних напряжений необходимо провести дополнительные исследования по определению коэффициентов упругоакустической связи и температурных коэффициентов для материала объектов исследований.
В целом можно заключить, что ультразвуковой и лазерно-ультразвуковой методы применимы для контроля внутренних напряжений в изделиях, изготовленных с применением аддитивных технологий.
1. Бычков П.С., Козинцев В.М., Манжиров А.В., Попов Л.Л. Определение остаточных напряжений в изделиях при их аддитивном изготовлении методом послойной фотополимеризации. Известия Российской академии наук. Механика твердого тела. 2017. 5. 63-69.
2. Травянов А.Я., Петровский П.В., Хомутов М.Г., Коротицкий А.В., Алексеева Е.В. Моделирование остаточных напряжений и коробления изделий из никелевых сплавов в процессе послойного лазерного синтеза. Аддитивные технологии: настоящее и будущее. Сборник докладов III Международной конференции. 2017.
3. Левин В. А., Зингерман К. М., Вершинин А. В., Коновалов Д. А. Многократное наложение конечных упругих деформаций. Аддитивные технологии. Современные проблемы математики и механики. Материалы международной конференции, посвященной 80-летию академика РАН В. А. Садовничего. 2019. 71S-721.
4. Манжиров А.В., Лычев С.А. Математическая теория растущих тел. Актуальные проблемы механики. 50 лет институту проблем маханики им. А.Ю. Ишлинского РАН. 2015.
5. Бычков П.С, Козинцев В.М., Манжиров А.В., Попов А.Л. Определение остаточных напряжений в изделиях при их аддитивном изготовлении методом послойной фотополимеризации. Изв. РАН. МТТ. 2017. 5. 63-69.
6. www.extxe.com. Моделирование процессов аддитивного производства. Интернет-ресурс «Современные технологии производства». 201S.
7. Н.М. Беляев. Сопротивление материалов. 2015. 60S.
S. Marusina M.Y., Fedorov A.V., Berkutov I.V., Bychenok V.A. Evaluation of the Influence of External Factors in Ultrasonic Testing of Stress-Strain States. Measurement Techniques. 2017. 59. 11. 1165-1169.
9. Karabutov A.A., Podymova N.B., Cherepetskaya E.B. Determination of uniaxial stresses in steel structures by the laser-ultrasonic method. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2017. 5S. 3. 503-510.
10. Murav'ev V.V., Volkova L.V., Platunov A.V., Kulikov V.A. An Electromagnetic-Acoustic Method for Studying StressStrain States of Rails. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2016. 52.7. 370-376.
11. Никитина Н.Е. Акустоупругость. Опыт практического применения. ТАЛАМ. 2005. 20S.
12. ГОСТ Р 52731 -2007 «Контроль неразрушающий. Акустический метод контроля механических напряжений».
