Исследование процесса аддитивного формирования легкоплавких материалов с использованием твердотельного маломощного лазера

Цель исследования. Аппробация способа аддитивного формирования легкоплавких материалов, с применением твердотельного (иттербиевого) лазера низкой мощности (максимальная мощность 50 Вт). Проведены серии экспериментов, в результате которых были получены элементы режима формообразования, обеспечивающие формообразование изделий без полного расплавления материала построения с сохранением формы заготовки. Таким образом, была подтверждена возможность использования данного типа оборудования для формообразования аддитивным способом изделий из легкоплавких материалов, что является основой для дальнейших исследований на других материалах, а также дополнительного применения защитной атмосферы.
Методы. Для проведения экспериментов были применены методы планирования эксперимента и обработки экспериментальных данных.
Результаты. Подтверждена возможность использования лазера низкой мощности для поставленных задач. Получены диапазоны значений режимов формообразования, которые обеспечивают формирование аддитивным способом изделий из легкоплавких материалов методом частичного оплавления.
Заключение. Проведенные экспериментальные исследования показали возможность применения твердотельного лазера низкой мощности для формообразования аддитивным методом изделий из легкоплавких материалов. Использование результатов данного исследования позволит проводить дальнейшие разработки формообразования аддитивным методом других металлов (таких, как медь или алюминий), для которых необходимо модернизировать оборудование в части создания защитной атмосферы в зоне расплава, а также увеличения мощности лазера.

1. Григорьянц А. Г., Шиганов И.Н., Мисюров А. И. Технологические процессы лазерной обработки / под. ред. А. Г. Григорьянца. М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006. С. 641.

2. Югов В.И., Афанасьева Л.Е., Новоселова М.В. Особенности формирования структуры и микрогеометрии поверхности лазерных наплавок с использованием многоканального СО2 - лазера // Упрочняющие технологии и покрытия. 2016. №11 (143). С. 19-22.

3. Крылов К.И., Прокопенко В.Т., Тарлыков В.А. Основы лазерной техники. Л.: Машиностроение, 1990. С. 316.

4. Лазерная наплавка как перспективный метод упрочнения штамповой оснастки / Ф. Бертранд, И. Мовчан, М.Н. Самодурова, Н.С. Джигун // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2016. Т.14. №2. С. 44-52.

5. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных и исследований и прикладных разработок / под ред. В.Я. Панченко. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009. С.664.

6. Промышленная лазерная наплавка: современное состояние и тенденции / Е.М. Биргер, Г.В. Москвитин, А.Н. Поляков, В.Е. Архипов // Сварочное производство. 2009. № 9. С. 32-42.

7. Григорьянц А.Г., Мисюров А.И., Чжан Цин. Формирование наплавленных слоев с использованием лазерного импульсно-периодического излучения // Сварочное производство. 2007. № 8. С. 18-21.

8. Технологические особенности формирования структуры лазерных наплавок с использованием излучения мощных волоконных лазеров / Р.Н. Корешков, В.Н. Петровский, П.С. Джумаев, В.И. Польский // Металловедение и термическая обработка металлов. 2014. № 5. С. 30-34

9. Афанасьева Л.Е., Барабонова И.А. Лазерная и криогенная обработка быстрорежущей стали. Тверь, 2014. 96 с.

10. Структурные фазовые превращения в быстрорежущей стали при лазерной закалке с оплавлением поверхности многоканальным СО2-лазером / Л.Е. Афанасьева, И.А. Барабонова, Е.В. Ботянов [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 8 (104). С. 10-13.

11. Югов В.И. Лазерное термоупрочнение – высокоэффективная технология ресурсосбережения // Лазер-Информ. 2008. № 23. С. 1-8.

12. Ion J.C. Laser processing of engineering materials: Principles, procedure and industrial application. Burlington: Elsevier Butterworth–Heinemann, 2005. 576 p.

13. Thivillon L., Pervushin D., Bertrand Ph., Smurov I. Industrial technology of laser assisted direct metal deposition // International Thermal Spraying Conference (ITSC-2008), Maastricht, June 2-4, 2008.

14. Toyserkani E., Khajepour A., Corbin S. Laser cladding. Boca Raton: CRS Pres, 2005. 280 p.