АНАЛИЗ, МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ МЕДИ, ПОЛУЧЕННОЙ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ

В отличие от традиционных методов удаления материала технологии быстрого прототипирования направлены на создание сложных изделий путём последовательного добавления материала (материалов). К настоящему времени известно большое количество методов быстрого прототипирования, которые отличаются применяемым материалом и способом формообразования изделия. Инновационным является метод селективного лазерного плавления физической копии различных объектов из металлов, сплавов и металломатричных композитных материалов для удовлетворения требований со стороны аэрокосмической, оборонной, автомобильной и биомедицинской промышленности. Важным направлением развития технологии селективного лазерного плавления является повышение качества формируемого изделия. Это является сложным многопараметрическим процессом, в котором можно выделить порядка 130 параметров, влияющих на конечный результат. В работе представлены результаты экспериментальных исследований влияния защитного газа аргона, механоактивации порошка и воздействия технологических режимов плавления: мощности лазерного излучения, скорости перемещения луча лазера, шага сканирования, предварительной температуры подогрева порошкового материала на шероховатость поверхности, полученной из медного порошкового материала методом селективного лазерного плавления. Эксперименты по плавлению медного порошка реализованы на установке послойного лазерного плавления оригинальной конструкции, которая позволяет регулировать все технологические режимы плавления. Шероховатость поверхности определена на цифровом бесконтактном микроскопе Olympus LEXT OLS4100. Получена математическая зависимость шероховатости поверхностного слоя из медного порошка от технологических режимов плавления на основе теории планирования эксперимента и статической обработки результатов. Определены значимые параметры режима - мощность лазерного излучения, скорость перемещения луча лазера, шаг сканирования, влияющие на шероховатость слоя, а также пределы ее изменения с 480 до 725 мкм при увеличении мощности с 14 до 30 Вт, скорости перемещения луча лазера 1400 мм/мин, температуре подогрева порошка 114 °С, шаге сканирования 0,2 мм; с 750 до 480 мкм - при увеличении скорости перемещения луча лазера с 200 до 3000 мм/мин, мощности 22 Вт, температуре подогрева порошка 114 °С, шаге сканирования 0,2 мм. Увеличение шага сканирования с 0,1 до 0,3 мм приводит к уменьшению шероховатости с 740 до 525 мкм при скорости перемещения луча лазера 3000 мм/мин, мощности 30 Вт, температуре подогрева порошка 200 °С. Показано положительное влияние защитной атмосферы и механоактивации порошкового материала на качество поверхностного слоя.

селективное лазерное плавление, режимы плавления, коагуляция, шероховатость, порошковый материал, качество поверхности, качество внутреннего объёма