ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЕКАНИЯ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

Т Е Х Н И Ч Е С К И Е

НАУКИ

УДК 62

И.А. Тунчик, Н.В. Жарков

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЕКАНИЯ

В статье рассмотрены методы изготовления деталей методом селективного лазерного спекания. Проведен анализ методов селективного лазерного спекания. Рассмотрен процесс получения изделий по средством данной технологии.

Ключевые слова: исследование, изготовление, селективное лазерное спекание, процесс, аддитивные технологии.

В условиях единичного и мелкосерийного производства при изготовлении уникальных изделий, когда стоимость механической обработки велика или не возможна, то аддитивное производство будет предпочтительние. Так же следует отметить, что роль аддитивных технологий заключается не только в изготовлении сложных по конфигурации изделий, но так же в их ремонте и востановлении.

Преимуществами применения аддитивных технологий является следующее:

- возможность изготовления деталей любой сложности по 3Б модели;

- возможность изготовления изделий в качестве образца по 3Б модели;

- нет необходимости в технологической оснаствке;

- производство практически без отходное.

В связи с этим одним из самых перспективных методов получения изделий методом аддитивных технологий, является метод получения изделий по средством селективного лазерного спекания порошковых материалов для получения конечных деталей или заготовок для дальнейшей чистовой обработки. Данная технология позволяет получать изделия из различных порошковых материалов, таких как: нержавеющая и жаропрочная стали, алюминивые и титановые сплавы, а так же драгоценные металлы.

Мировыми лидерами по производству установок для селективного лазерного спекания являются США, Швеция, Германия и Япония.

Селективное лазерное спекание (плавление) - метод аддитивного производства, использующий лазеры высокой мощности (как правило, это иттербиевые волоконные лазеры), для создания трехмерных физических объектов за счет плавления металлических порошков. [1]

© Тунчик И.А, Жарков Н.В., 2016.

ISSN 2223-4047

Вестник магистратуры. 2016. № 6(57). Т. I

Методы лазерного спекания (плавления) металлического порошка в соответствии с особенностями процесса уплотнения материала можно разделить на несколько групп:

- селективное лазерное спекание (Selective Laser Sintering - SLS) происходит за счет твердофазного спекания лазером;

- непрямое лазерное спекание металлов (Indirect Metal Laser Sintering - IMLS) происходит за счет спекания лазером смеси порошка металла со связующим веществом (например, с полиамидами, эпоксидной смолой, жидким стеклом и др.). Затем следует термическая обработка для удаления полимера из каркаса;

- прямое лазерное спекание металлов (Direct Metal Laser Sintering - DMLS) происходит за счет жидкофазного спекания легкоплавкого компонента в порошковой смеси лазером;

- плавление коаксиальной струей (Direct Metal Deposition - DMD) - когда металлопорошок распыляется из сопла и тут же спекается направленным лазерным лучом;

- селективное лазерное плавление (Selective Laser Melting - SLM) происходит за счет полного плавления порошковой смеси лазером.

На рис. 1. изображена схема процесса селективного лазерного спекания, в качестве материала в данном процессе используются порошковые материалы которые послойно спекаются под действием лазерного луча, в последствии образуя готовую деталь. [2]

Принцип работы установки следующий: в установку засыпается просеянный порошок, откачивается воздух, загружается 3D модель детали или изделия и выполняются все необходимые для протекания процесса установки. Порошок в рабочей камере разогревается до температуры, близкой к плавлению, разравнивается, и лазер по заданной траектории прорисовывает необходимый контур на нем. Частицы плавятся и спекаются друг с другом и с предыдущим слоем в месте контакта луча и порошка. Затем платформа опускается на толщину одного слоя, в камеру насыпается новый слой порошка, разравнивается, и процесс повторяется. В конце работы получается готовая деталь или работающий механизм. После изъятия готового изделия, из камеры полностью удаляют порошок (для его просеивания или для смены материала) и установка вновь готова к работе, т.е. цикл повторяется. Минимальная толщина слоя — 0,1-0,15 мм, а скорость печати - до 35 мм/час.

У технологии селективного лазерного спекания существуют преимущества и недостатки. К преимуществам следует отнести следующее:

- Отсутствие необходимости в материалах поддержки. Деталь погружена в порошок, который и выполняет функцию поддержки нависающих деталей;

- Большой выбор материалов;

- Высокая скорость печати (до 35 мм/час).

Рис. 1. Конструкция установки для селективного лазерного спекания

К недостаткам относится:

- Шероховатая структура моделей, требующая дальнейшей обработки;

- Большое время подготовки принтера к работе (подготовка материала, рабочей поверхности, нагрев и стабилизация температуры);

- Для предотвращения окисления частиц металла, процесс спекания должен проходить в вакуумной или инертной среде.

Несмотря на недостатки данная технология начинает получать большое распространение из за возможности получать готовые изделия из металла, т.е. готовые изделия или целые механизмы исключая процесс сборки в единичном или мелкосерийном производстве. Или изделия которые невозможно получить на обычном металлообрабатывающем оборудовании.

Библиографический список

1. URL: http://www.umpro.ru/index.php?page_id=17&art_id_1=651&group_id_4=74

2. URL : http://technology.snauka.ru/wp-content/uploads/2015/05/Novyiy-risunok-3.png

ТУНЧИК АЛЕКСАНДР АНДРЕЕВИЧ - магистрант кафедры «Технология машиностроения» Владимирский государственный университет, Россия.

ЖАРКОВ НИКОЛАЙ ВЛАДИМИРОВИЧ - кандидат технических наук, доцент кафедры «Технология машиностроения» Владимирский государственный университет, Россия.