The research of the effect of laser sintering modes on the thickness of the sintered cobalt-chromium-molybdenum powder layer

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

In the modern economic paradigm to reduce the term of the new product launch the technology of layer-by-layer laser sintering is used. Technological development is moving towards the introduction of new powder materials and definition of rational technological modes of formation of the surface layer of a given quality. The creation of applicative product is possible only within a certain range of laser exposure, which is chosen experimentally for particulate material. The accuracy of the product is greatly influenced by the layer thickness. The results of experimental studies of the effect of technological modes of powder materials sintering (the laser power, the velocity of the laser beam scanning step, pre-heating temperature of the powder material) on the thickness of the sintered cobalt-chromium-molybdenum powder layer. The studies are conducted using the technological laser complex for formation of the surfaces of the parts with a complex spatial form. The thickness of the sintered layer is determined by a specially developed technique using a digital engineer microscope. The mathematical dependence of the thickness of the sintered surface layer on cobalt-chromium-molybdenum powder sintering conditions based on the theory of experimental design and statistical treatment of results is obtained. Graphs with superposition of experimental values of the sintered layer thickness depending on the sintering conditions are plotted using mathematical relationship. Characteristic curves analysis identifies the relevant modes parameters: lasing power, laser beam traversing speed, laser beam scanning step. All these parameters affect the thickness of the sintered layer and also limits its change from 0.65 to 1 mm by increasing the laser power from 10 to 20 watts; from 0.65 to 0.88 mm by reducing the moving speed of the laser beam from 300 to 100 mm/min; from 0.9 to 1.27 mm by reducing the laser beam scanning step from 0.15 to 0.1 mm; from 0.88 to 0.91 mm by increasing the heating temperature of the powder material from 26 °C to 200°C.

About the authors

N. A Saprykina

Yurga Institute of Technology, TPU Affiliate

Email: nat_anat_sapr@mail.ru
26, Leningradskaya str., Yurga, 652055, Russian Federation

References

  1. Wohlers report 2013: additive manufacturing and 3D printing state of the industry: annual worldwide progress report, May 23, 2013. - Fort Collins, Colorado: Wohlers Associates, 2013. - Р. 4-8. - (Executive summary). - ISBN 0-9754429-9-6.
  2. Additive fabrication terminology unraveled. - URL: http://www.additive3d.com (accessed: 26.01.2015).
  3. Григорянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с. - ISBN 5-217-00432-0.
  4. Кузнецов В.Е. Системы быстрого изготовления прототипов и их расширения // CAD/CAM/CAE Observer. - 2003. - № 4 (13). - С. 2-7.
  5. Gibson I.B., Rosen D.W., Stucker B. Additive manufacturing technologies. Rapid prototyping to direct digital manufacturing. - New York, USA: Springer, 2009. - 459 p. - ISBN-10: 1441911197. - ISBN-13: 978-1441911193.
  6. Balling processes during selective laser treatment of powders / N.K. Tolochko, S.E. Mozzharov, I.A. Yadroitsev, T. Laoui, L. Froyen, V.I. Titov, M.B. Ignatiev // Rapid Prototyping Journal. - 2004. - Vol. 10, iss. 2. - P. 78-87. - doi: http://dx.doi.org/10.1108/13552540410526953.
  7. Maeda K., Childs T.H.C. Laser sintering (SLS) of hard metal powders for abrasion resistant coatings // Journal of Materials Processing Technology. - 2004. - Vol. 149, iss. 1-3. - P. 609-615. - doi: 10.1016/j.jmatprotec.2004.02.024.
  8. Direct selective laser sintering of iron- graphite powder mixture / K. Murali, A.N. Chatterjee, P. Saha, R. Palai, S. Kumar, S.K. Roy, P.K. Mishra, A.R. Choudhury // Journal of Materials Processing Technology. - 2003. - Vol. 136, iss. 1-3. - P. 179-185. - doi: 10.1016/S0924-0136(03)00150-X.
  9. Olevsky E.A., German R.M. Effect of gravity on dimensional change during sintering-I. Shrinkage anisotropy // Acta Materialia. - 2000. - Vol. 48, iss. 5. - P. 1153-1166. - doi: 10.1016/S1359-6454(99)00368-7.
  10. An experimental design approach to selective laser sintering of low carbon steel / A.N. Chatterjee, S. Kumar, P. Saha, P.K. Misha, A.R. Choudhury // Journal of Materials Processing Technology. - 2003. - Vol. 136, iss. 1-3. - P. 151-157. - doi: 10.1016/S0924-0136(03)00132-8.
  11. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок: монография / В.Я. Панченко, В.С. Голубев, В.В. Васильцов, М.Г. Галушкин, А.Н. Грезев. - М.: Физматлит, 2009. - 664 c. - ISBN 978-5-9221-1023-5.
  12. Патент на изобретение 2268493 Российская Федерация, МПК7 G 06 T 17/20, G 06 T 17/40. Способ лазерно-компьютерного макетирования / А.А. Сапрыкин, С.И. Петрушин, Н.А. Сапрыкина; патентообладатель Томский политехнический университет. - № 2004119122/09; заявл. 24.06.2004; опубл. 20.01.2006, Бюл. № 02. - 5 с.
  13. Saprykina N.А., Saprykin А.А. Engineering support for improving quality of layer-by-layer laser sintering // The 7th International Forum on Strategic Technology IFOST2012, September 18-21, 2012. - Tomsk: TPU Press, 2012. - P. 129-132.
  14. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. - М.: Машиностроение, 1981. - 184 c.
  15. Saprykina N.А., Saprykin А.А. Improvement of surface layer formation technology for articles produced by layer-by-layer laser sintering // Applied Mechanics and Materials. - 2013. - Vol. 379. - P. 56-59. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.379.56' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.379.56.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».