Островное сканирование часто используется для снижения остаточных напряжений в металлических деталях, напечатанных методом лазерного сплавления металлических порошков на подложке (LPBF). Этот подход предполагает разделение слоев конструкции на более мелкие подсекции, обычно в форме квадратов (шахматная стратегия).
Команда, состоящая из ученых Национального института стандартов и технологий (NIST), Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) и других учреждений, обнаружила, что метод островного сканирования фактически увеличивает остаточные напряжения при печати определенных геометрий, напоминающих мост.
"Это было очень удивительно и подчеркивает сложность проблемы, - сказал инженер по исследованию материалов NIST Тьен Фан, соавтор исследования. - Это показывает, что, хотя островное сканирование может работать во многих случаях, оно не сработало в нашем случае, и это действительно подчеркивает тот факт, что нам необходимо точное моделирование".
Несмотря на то, что доказано, что островное сканирование действительно работает и помогает уменьшить остаточные напряжения, количество всесторонних исследований фактического воздействия этого метода достаточно ограничено, что приводит к пробелам в понимании его применимости.
Для детального анализа этого подхода, команда напечатала из титанового сплава несколько мостовидных деталей, каждая из которых имела длину около 2 см. Тестовые образцы изготавливались с использованием стратегии непрерывного или островного сканирования. Далее с помощью рентгена были исследованы и рассчитаны напряжения внутри полученных деталей, в результате чего выяснилось, что самые высокие уровни напряжений были обнаружены вдоль некоторых краев мостов, напечатанных с использованием островного сканирования.
"Образцы островного сканирования имеют действительно большие напряжения по бокам и сверху, которые отсутствуют или гораздо менее выражены в образцах непрерывного сканирования, - сказал физик из NIST и соавтор исследования Лайл Левин. - Если островное сканирование - это способ, которым промышленность пытается смягчить эти напряжения, то я бы сказал, что в данном конкретном случае он далеко не успешен".
В конечном итоге, результаты исследования показывают, что островное сканирование должно рассматриваться в каждом конкретном проекте, а не как всеобъемлющая панацея.
Более подробную информацию об исследовании можно найти в статье "Effect of the scanning strategy on the formation of residual stresses in additively manufactured Ti-6Al-4V".
поделиться статьей с друзьями
добавить сообщение