Определение оптимальных параметров селективного лазерного сплавления титанового сплава TiAl6V4 углекислотным лазером

Abstract

Один из наиболее часто применяемых сплавов в аддитивных технологиях – титановый сплав TiAl6V4. В последние годы большое количество работ посвящалось исследованию селективного лазерного сплавления данного сплава при использовании оптоволоконного лазера. В данной работе исследовались режимы SLM с применением углекислотного лазера. Для исследования влияния параметров селективного лазерного сплавления на пористость получаемого материала использовалась установка SINTERSTATION® Pro DM125 SLM System. Образцы выращивались в инертной атмосфере (содержание кислорода в ра- бочей камере составляло 500 ppm). В работе использовался порошок титанового сплава с размером частиц от 20 мкм до 63 мкм, средним размером частиц – 44 мкм, средней сферичностью по параметру ISO Roundness – 63,74 %. С использованием девяти различных режимов сплавления были изготовлены образцы кубической формы. Пористость определялась методом исследования шлифа на оптическом микроскопе (изготавливались 2 шлифа: совпадающий с направлением выращивания образца и перпендикулярный направлению выращивания). Все полученные образцы имеют плотную структуру и удовлетворительное качество поверхности. Наибольшую пористость (22,6 %) имеет образец, для сплавления которого использовалась мощность лазера – 100 Вт, время выдержки лазера в координате – 50 мкс (поры в данном случае имеют неправильную форму и большой размер). Наименьшую пористость (0,5 %) имеет образец, для сплавления которого использовалась мощность лазера – 200 Вт, время выдержки лазера в координате – 150 мкс (поры в данном случае имеют сферическую форму и меньшие размеры). One of the most commonly used alloys in additive technologies is the titanium alloy TiAl6V4. In recent years, a large number of works was devoted to the study of selective laser melting of the alloy when using a fiber laser. In this work, we studied the modes of the SLM with the use of carbon dioxide laser. To study the influence of parameters of selective laser melting on the porosity of the resulting material is used for the installation of SINTERSTATION® Pro DM125 SLM System. The samples were produced in an inert atmosphere (oxygen content in the chamber was 500 ppm). Powder with a particle size of from 20 microns to 63 microns, average particle size – 44 micron, the average sphericity on the parameter Roundness ISO – 63,74 % was used. The samples cubic shape were manufactured using nine different modes of melting. Porosity was determined by studies of сross-section by optical microscope (manufactured 2 сross-sections: coinciding with the direction of growing of the sample and perpendicular to the direction of growing). All the samples have a dense structure and a satisfactory surface quality. When using laser power of 100 W and exposure time of 50 μs was obtained the sample with the highest porosity (22,6 %). The pores in this case have of irregular shape and large size. The specimen with the minimal porosity (0,5 %) was obtained at laser power of 200 W and exposure time of 150 μs. Pores in this case are spherical and smaller in size.