книги / Управление качеством технологии селективного лазерного спекания

Сравнительный анализ средних значений механических свойств образцов из стали 12Х18Н10Т и сплава PH1 представлен в табл. 11.

Рабочие температуры стали 12Х18Н10Т и сплава PH1 представлены в табл. 12.

Таблица 12

Рабочие температуры стали 12Х18Н10Т и сплава PH1

Марка сплава

Рабочая температура

12Х18Н10Т Рекомендуемая температура применения 600 °С, при наличии агрессивных сред до +350 °С

РН1 300 °С длительно, 350 °С кратковременно

61

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На сегодняшний день изучение свойств порошковых материалов в отношении качественного анализа процесса селективного лазерного спекания идет в нескольких направлениях. Необходимо знать всю цепочку технологического процесса лазерного спекания, поскольку множество различных этапов по-разному влияют на конечное качество спеченных деталей.

Также не стоит исключать и работу с образцом для испытаний при изучении различных характеристик, таких как тепловые, электрические и физические свойства, также линейные и упругие механические свойства. Исследования физико-механических свойств сплава РН1 показали, что данный сплав имеет более высокие прочностные характеристики по сравнению с аналогами, полученными с использованием технологий литья, проката и твердофазного спекания. При испытании на растяжение образцов, полученных селективным лазерным спеканием, установлены следующие зависимости: при выращивании образцов в горизонтальном направлении результаты прочности и пластичности значительно выше, чем результаты, полученные при испытании образцов, выращенных в вертикальном направлении. Структура образцов из сплава PH1, полученного с использованием технологии послойного лазерного спекания, имеет сферическую форму частиц, что обеспечивает «текучесть» порошковой композиции в системах подачи материала с минимальным сопротивлением, так как частицы более компактно укладываются в определенный объем. Проведены исследования влияния высокотемпературного отпуска и продолжительной выдержки на размер пор в образцах, полученных методом селективного лазерного спекания из нержавеющей стали Stainless Steel PH1. Применение термообработки позволяет значительно повысить технологические свойства материалов, что делает возможным использование качественных высокопрочных сплавов, таких как сплав PH1, в качестве конструкционных материалов.

62

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Михайлова А.Е., Дошина А.Д. 3D-принтер – технология будущего // Молодой ученый. – 2015. – № 20. – С. 40–44.

2.Введение и история создания аддитивных технологий

[Электронный ресурс]. – URL https://extxe.com/9626/vvedenie-i- istorija-additivnyh-tehnologij/ (дата обращения: 13.10.2021).

3.Серебреницкий П.П. Технологии быстрого прототипиро-

вания. Часть 1 // РИТМ. – 2008. – № 6 (36). – С. 27–30.

4.Валетов В.А. Аддитивные технологии (состояние и перспективы): учеб. пособие. – СПб.: УниверситетИТМО, 2015. – 63 с.

5.Максимов Н.М. Аддитивные технологии в хирургии и ортопедии // Аддитивные технологии. – 2019. – № 3.

6.Munir K.S., Wen C. Metallic scaffolds manufactured by selective laser melting for biomedical applications [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/ selective-laser-sintering/ (дата обращения: 13.10.2021).

7.Introduction to Gas Transport Through Polymer Membranes [Электронный ресурс]. – URL: https://www.sciencedirect.com/ (дата обращения: 13.10.2021).

8.Osakada K., Shiomi M. Flexible manufacturing of metallic products by selective laser melting of powder // Int. J. Machine Tools

&Manufacture. – 2006. – Vol. 46, iss. 11. – P. 1188–1193.

9.Управление лазерным спеканием металлических порошковых смесей / М.Д. Кривилев, Е.В. Харанжевский, Г.А. Гордеев,

В.Е. Анкудинов. – М.: ИПУ РАН, 2010. – С. 299–322.

10.Microstructural and mechanical approaches of the selective laser melting process applied to a nickel-base superalloy // T. Vilaro, C. Colin, J.D. Bartout [et al.] // Materials Science and Engineering Structural Materials Properties Microstructure and Processing. – 2012. – Vol. 534. – P. 446–451.

11.Effective process parameters in selective laser sintering / W. Ruban, V. Vijayakumar, P. Dhanaba, T. Pridhar // Int. J. Rapid Manufacturing. – 2014. – P. 148–163.

63

12.https://www.researchgate.net/publication/323158830_Additive_manufacturing_3D_printing_A_review_of_materials_methods_ap plications_and_challenges DOI:10.1016/j.compositesb.2018.02.012.

13.Копиев Г. 3D-печать увеличила прочность и пластичность стали // N+1. 2017 [Электронный ресурс]. – URL: https://nplus1.ru/news/2017/10/31/stainless-steel (дата обращения: 13.10.2021).

14.An overview of direct laser deposition for additive manufacturing; Part II: Mechanical behavior, process parameter optimization and control / N. Shamsaei, A. Yadollahi, L. Bian, S.M. Thompson // Additive Manufacturing. – 2015. – Vol. 8. – P. 12–35.

15.Investigation of crystal growthmechanism during selective laser melting and mechanical property characterization of 316L stainless steel parts / Di Wang, Changhui Song, Yongqiang Yang, Yuchao Bai // Materials and Design. – 2016. – Vol. 100. – P. 291–299.

16.Texture evolution in stainless steel processed by selective laser melting and annealing / O. Fergani, V. Brotan, M. Bambach, M.T. Perez Prado // Materials Science and Technology. – 2018. – Vol. 34 (18). – P. 1–8.

17.Simultaneously enhanced strength and ductility for 3D-printed

stainless steel 316L by selective laser melting / Zhongji Sun, Xipeng Tan, Shu Beng Tor, Chee Kai Chua, Springer Nature in NPG // Asia Materials. – 2018. – Vol. 10. – P. 127–136. DOI: 10.1038/s41427- 018-0018-5

18. Predictive models for physical and mechanical properties of Ti6Al4V produced by Selective Laser Melting / F. Bartolomeu, M. Buciumeanu, E. Pinto, N. Alves, O. Carvalho, F.S. Silva, G. Miranda. – 2016. – P. 181–192.

19. Texture evolution in stainless steel processed by selective laser melting and annealing / O. Fergani, V. Brotan, M. Bambach, M.T. Perez Prado // Materials Science and Technology. – 2018. – Vol. 34 (18). – P. 1–8.

64

20.Структура и механические свойства образцов из нержавеющей стали, полученных методом селективного лазерного плавления / В.И. Зельдович, И.В. Хомская, Н.Ю. Фролова, А.Э. Хейфец, Д.Н. Абдуллина, Е.А. Петухов, Е.Б. Смирнов, Е.В. Шорохов, А.И. Клёнов, А.А. Пильщиков // Физика металлов и металловеде-

ние. – 2021. – T. 122, №5. – С. 527–534.

21.Simultaneously enhanced strength and ductility for 3D-printed stainless steel 316L by selective laser melting / Zhongji Sun, Xipeng Tan, Shu Beng Tor, Chee Kai Chua // Springer Nature in NPG Asia Materials. – 2018. – Vol. 10. – P. 127–136. DOI: 10.1038/s41427-018-0018-5

22.Malygin G. Plasticity and strength of microand nanocrys-

talline materials // Phys. Solid State. – 2007. – № 49 (6). –

P.1013–1033.

23.Структура и механические свойства образцов из нержавеющей стали, полученных методом селективного спекания / В.В. Атрощенко, В.В. Смирнов, А.А. Чуракова, Д.В. Гундеров, Г.И. Заманова // Вестник Башкирского университета. – 2016. –

№ 2. – С. 258–262.

24.Park H.S., Tran N.H., Nguyen D.S. Development of a predictive system for SLM product quality // IOP Publishing IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering – 2017. – No 227. DOI: 10.1088/1757-899X/227/1/012090

25.Measurement Science Needs for Real-time Control of Additive Manufacturing Powder Bed Fusion Processes / M. Mani, B. Lane, A. Donmez [et al.]. – 2015. DOI: 10.6028/NIST.IR.8036

26.Постобработка и контроль качества аддитивного произ-

водства [Электронный ресурс]. – URL: https://extxe.com/3893/ postobrabotka-i-kontrol-kachestva-additivnogo-proizvodstva// (дата обращения: 26.01.2022).

27.Parameters in selective laser melting for processing metallic powders // T. Kurzynowski, E. Chlebus, B. Kuźnicka, J. Reiner // Adv. Slow. Fast. Light V. – 2012. DOI: 10.1117/12.907292

28.Effect of laser radiation on multiple tribological properties of coatings / Y.A. Kuznetsova, V.C. Laurynas, S.A. Guchenko, V.M. Yurov // Journal Modern High Technologies. – 2015. – No 3. – P. 39–42.

65

29.Selective laser melting of AlSi10Mg alloy: Process optimisation and mechanical properties development / N. Read, W. Wang, K. Essa, M.M. Attallah // Mater. Des. – 2015. – Vol. 65. – P. 417–424.

30.Antonella S., Alireza N. Microstructural porosity in additive manufacturing: The formation and detection of pores in metal parts fabricated by powder bed fusion // Journal of Advanced Manufacturing and Processing. – 2019. – No 1(3). DOI: 10.1002/amp2.10021

31.Voznesenskaya A., Zhdanov A., Morozov V. Study of the effect of scanning speed in selective laser melting on the physicomechanical properties of samples. // Journal of Physics: Conference Series. – 2019. – Vol. 11. (01). DOI 10.1088/1742-6596/1331/1/012007

32.The effect of atmosphere on the structure and properties of a selective laser melted Al–12Si alloy / X.J. Wang, LaiChang Zhang, Minghao Fang, Tim Sercombe // Materials Science and Engineering A. – March 2014. – Vol. 597. – P. 370–375.·

33.Попкова И.С., Золоторевский В.С. Солонин А.Н. Производство изделий из алюминия и его сплавов методом селективного лазерного плавления // Технология легких сплавов. – 2015. –

№ 4 – С. 14–24.

34.Microstructure and mechanical properties of Al-12Si

produced by selective laser melting: Effect of heat treatment / K.G. Prashanth, Sergio Scudino, H.J. Klauss, Kumar Babu Surreddi // Materials Science and Engineering A. – October 2013. – Vol. 590. –

P.153–160.

35.Streek A., Regenfuss P., Ebert R., Exner H. Laser micro sintering – a quality leap through improvement of powder packing// Conference: The Proceedings of the 19th Annual SFF Symposium, 2008. – P. 297–308.

36.Antsiferova I.V., Babentsova L.P., Komarov S.V. Research of the quality of obtaining stocking from stainless steel by selective laser sintering // Research J. of Pharmaceutical, Biolog. and Chem. Sci. – 2018. – No. 9 (3). – P. 162–171.

37.Babentsova L.P. Complex Approach to improvement of quality of process of selective laser sintering // Scieuro. – 2016. – No 3–2. – P. 7–11.

66

38.ИСО 14001: 2017. Системы менеджмента качества окружающей природной среды. Общие требования и рекомендации по использованию [Электронный ресурс]. – URL: https://www.bsi- group.com/ru-RU/ISO-14001/ISO-14001-Introduction/ (дата обращения: 26.01.2022).

39.Клочков Ю.П. Организация бережливого производства на предприятиях машиностроения: автореф. дис… канд. экон. наук. – Ижевск: УГУ, 2012.

40.Галиев Л.Р. Теоретические вопросы управления качеством в системе «Бережливое производство» / [Электронный ре-

сурс] // Молодой ученый. – 2016. – № 11 (115). – С. 644–648. – URL: https://moluch.ru/archive/115/31125/ (дата обращения: 20.07.2021).

41.Марков Д.А., Маркова Н.А., Попов В.Л. Бережливое и быстрореагирующее производство: монография. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2018. – 325 с.

42.Аддитивное производство с помощью лазера / И.Ю. Смуров, И.А. Ядройцев, И.А. Мовчан, А.А. Окунькова, Н.Ю. Черкасова, Г.В. Антоненкова // Вестник МГТУ “Станкин” – 2011. –

№4 (17).

43.ГОСТ 18318–94. Порошки металлические. Определение размера частиц сухим просеиванием [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200010602 (дата обращения: 26.01.2022).

44.ГОСТ 6613-86. Сетки проволочные тканые с квадратны-

ми ячейками. [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/ document/1200004296 (дата обращения: 26.01.2022).

45.ГОСТ 12344-2003. Стали легированные и высоколегированные. Методы определения углерода [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200035329 (дата обращения: 26.01.2022).

46.ГОСТ 12345-2001. Стали легированные и высоколегированные. Методы определения серы [Электронный ресурс]. –

67

URL: https://docs.cntd.ru/document/1200025971 (дата обращения: 26.01.2022).

47.ГОСТ 12354-81. Стали легированные и высоколегированные. Методы определения молибдена [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004479 (дата обращения: 26.01.2022).

48.ГОСТ 12361-2002. Стали легированные и высоколегированные. Методы определения ниобия. [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004479 (дата обращения: 26.01.2022).

49.ГОСТ 17745-90. Стали и сплавы. Методы определения газов [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200030553 (дата обращения: 26.01.2022).

50.Пупышев А.А. Атомно-абсорбционный спектральный анализ. – М.: Техносфера, 2009. – 784 с.

51.Метод определения насыпной плотности [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/ (дата обращения: 26.01.2022).

52.Определение насыпной плотности [Электронный ре-

сурс]. – URL: https://www.korolevpharm.ru/proizvodstvo/kachestvo/ metodiki-i-testy/metod-opredeleniya-nasypnoj-plotnosti.html (дата обращения: 26.01.2022).

53.ГОСТ 9013. Металлы. Метод измерения твердости по Роквеллу [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004663 (дата обращения: 26.01.2022).

54.ASTM E1245 – 03(2016). Стандартная методика определения содержания включений или компонентов вторичной фазы в металлах методом автоматического анализа изображений [Элек-

тронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/551057497 (дата обращения: 26.01.2022).

55.Дифрактометры рентгеновские D8 ADVANCE [Элек-

тронный ресурс]. – URL: https://all-pribors.ru/opisanie/64305-16-d8- advance-73548 (дата обращения: 26.01.2022).

56.ГОСТ 19300-86. Средства измерений шероховатости поверхности профильным методом [Электронный ресурс]. –

68

URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004988 (дата обращения: 26.01.2022).

57.Параметрический профилограф для экологического мониторинга) [Электронный ресурс]. – URL: http:hydrasonars (дата обращения: 26.01.2022).

58.ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растя-

жение [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004888 (дата обращения: 27.01.2022).

59.ASTM E8/E8M-2016 Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials (Стандартные методы испытания на растяжение испытания металлических материалов) [Элек-

тронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/(дата обращения: 27.01.2022).

60.ГОСТ 25.502-79. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004992 (дата обращения: 27.01.2022).

61.ASTM E606 / E606M – 12. Standard Test Method for StrainControlled Fatigue Testing [Электронный ресурс]. – URL: https://catalogue.normdocs.ru/?type=card&cid=com.normdocs.astm.c ard.e606.e606m-12 (дата обращения: 27.01.2022).

62.Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. – М.: Машино-

строение, 1985. – 232 с.

63.ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растя-

жение [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004888 (дата обращения: 27.01.2022).

64.ГОСТ 25.502-79. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200004992 (дата обращения: 27.01.2022).

69

65.Бабенцова Л. П., Анциферова И. В. Особенности процесса селективного лазерного спекания // Технология машинострое-

ния. – 2018. – № 5. – С. 15–19.

66.Tussupzhanov A.E., Yerbolatuly D., Kveglis L.I. Structuralphase conditions and flow stress at plastic deformation of steel 12X18H10T // J. Sib. Fed. Univ. Eng. Technol. – 2019. – Vol. 12(4). – P. 438–448. DOI: 10.17516/1999-494X-0150

67.ГОСТ 5949-75. Сталь сортовая и калиброванная коррозион- но-стойкая, жаростойкая и жаропрочная [Электронный ресурс]. – URL: https://docs.cntd.ru/document/1200001721 (дата обращения: 13.03.2022).

68.Бабенцева Л.П., Анциферова И.В. Изучение характеристик механических свойств образцов из сплава PH1, полученных методом селективного лазерного спекания // Вестник ПНИПУ. – 2019. – № 2. – С. 31–39.

70