ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
69
УДК 67.02
В.В. В а с и л ь ц о в , М.Г. Г а л у ш к и н ,
И.Н. И л ь и ч е в , А.И. Ми с ю р о в , В.Я. П а н ч е н к о
ПОСЛОЙНАЯ ЛАЗЕРНАЯ НАПЛАВКА
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ:
АНАЛИТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ И ЭКСПЕРИМЕНТ
Проанализирован энергетический баланс процесса лазерной наплавки
порошков и проведено его сравнение с типичными эксперименталь-
ными данными. Показано, что значительная часть поглощаемой
мощности лазерного излучения расходуется на испарение порошка.
Изложена методика выбора и оптимизации технологических пара-
метров для лазерной наплавки порошков. Установлено, что тепло-
проводность порошка может существенно увеличиваться при его
плавлении вследствие последовательного образования термического
контакта расплава с лежащим ниже слоем частиц. Определен диа-
пазон значений числа Пекле, которые соответствуют эффективной
лазерной наплавке порошков.
E-mail
:
v.vasiltsov@mail.ru,
mga146@mail.ru,
i.ilychev@mail.ru,
amisiurov@yahoo.ru,
panch@laser.ru
Ключевые слова
:
лазерные технологии, лазерная наплавка порошков,
энергетический баланс, процесс 3D-синтеза.
Введение.
Технология объемного (3D) синтеза с лазерной наплав-
кой металлических порошков (быстрого формообразования и прото-
типирования) позволяет с высокой точностью создавать детали
практически любой сложности. Особая роль этой технологии связана с
ее назначением для изготовления функциональных изделий или с вос-
становлением их изношенных частей с хорошими прочностными
свойствами [1—5]. Характеристики материалов изготовленных изде-
лий — предел текучести, удлинение, ударная вязкость, удельная проч-
ность — соответствуют более высоким требованиям, чем при тради-
ционных технологиях. Особенно важно, что 3D-синтез с наплавкой
металлических порошков позволяет быстро изменять состав материала
путем внесения в расплав разных порошков. Это дает возможность
разрабатывать гибридные или градиентные металлические композиты.
Технология позволяет изготовлять детали с встроенными объектами.
Детали также могут состоять из различных металлов, например медно-
железный или медно-алюминиевый композит, где один материал пол-
ностью перекрывает другой, обеспечивая термостойкость, защиту от
коррозии или от износа поверхности.
С учетом перечисленных причин разработкам технологии 3D-
синтеза с лазерной наплавкой металлических порошков и ее внедре-
нию в промышленность уделяется большое внимание. В настоящее
время в ведущих индустриальных странах используются свыше не-
скольких тысяч технологических установок быстрого формообразо-
вания и прототипирования. Однако физика этих процессов ввиду их