|
DOI: 10.14489/hb.2020.08.pp.014-022
Барзов А. А., Галиновский А. Л., Голубев Е. С., Цзя Чжэньюань, Автушенко А. А.
ОЦЕНКА НЕОДНОРОДНОСТИ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ
(с. 14-22)
Аннотация. Рассмотрена проблема оценки поврежденности и неоднородности материала, полученного методом селективного лазерного плавления. Для исследования этих характеристик планируется адаптировать новый метод ультраструйной диагностики, разработанный на кафедре СМ-12 МГТУ им. Н. Э. Баумана. Его особенностью является возможность оценки поврежденности материала и его технологической памяти, т.е. условий, режимов и факторов, оказавших влияние на формирование структуры и эксплуатационных характеристик в процессе изготовления детали методом селективного лазерного плавления. В статье проводится сравнение традиционных методов контроля и метода ультраструйной диагностики, который, как показали исследования, позволит расширить арсенал применяемых средств контроля и диагностики, что крайне важно для ответственных деталей аэрокосмической техники. Эксперименты проводились на специальных образцах и образцах-свидетелях, полученных из материалов, широко используемых в производстве космических аппаратов. Важнейшим результатом исследований явилось заключение о взаимосвязи вариативности параметров микрорельефа поверхности, обусловленное процессом гидроэрозии под действием высокоскоростной струи воды, и структурно-неоднородного, физически анизотропного материала, полученного по технологии селективного лазерного плавления.
Ключевые слова: селективное лазерное плавление; ультраструйная диагностика; поврежденность материала; неоднородность структуры.
Barzov A. A., Galinovskiy A. L., Golubev E. S., Jia Zhenyuan, Avtushenko A. A.
ASSESSMENT OF THE IN HOMOGENEITY OF THE PHYSICO-MECHANICAL PROPERTIES OF PARTS OF AEROSPACE ENGINEERING OBTAINED BY SELECTIVE LASER MELTING
(pp. 14-22)
Abstract. The article considers the problem of assessing the damage and heterogeneity of a material obtained by selective laser melting. To study these characteristics, it is planned to adapt a new method of ultra-jet diagnostics, developed at the Bauman Moscow State Technical University. Its feature is the ability to assess the damage to the material and its technological memory, i.e. conditions, modes and factors that influenced the formation of the structure and operational characteristics in the process of manufacturing parts by selective laser melting. The article compares traditional control methods and the method of ultra-jet diagnostic, which, as studies have shown, will expand the arsenal of applied monitoring and diagnostics, which is extremely important for critical parts of aerospace technology. The experiments were conducted on special samples and witness samples obtained from materials widely used in the manufacture of spacecraft. The most important result of the research was the conclusion about the relationship between the variability of the parameters of the surface micro relief due to the process of hydroerosion under the action of a high-speed jet of water and structurally inhomogeneous, physically anisotropic material obtained by the selective laser melting technology.
Keywords: Selective laser melting; Ultra-jet diagnostics; Material damage; Structure heterogeneity.
А. А. Барзов (Московский государственный университет им. Ломоносова, Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. Л. Галиновский, Е. С. Голубев, Цзя Чжэньюань (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. А. Автушенко (ПАО «Радиофизика», Москва, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. A. Barzov (Lomonosov Moscow State University, Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. L. Galinovskiy, E. S. Golubev, Jia Zhenyuan (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. A. Avtushenko (PAO “Radiofizika”, Moscow, Russia)
1. Lewandowski J. J., Seifi M. Metal Additive Manufacturing: a Review of Mechanical Properties // Annu. Rev. Mater. Res. 2016. V. 46, No. 1. P. 151 – 186.
2. Зленко М. А., Нагайцев М. В., Довбыш В. М. Аддитивные технологии в машиностроении: пособие для инженеров. М.: ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ», 2015. 220 с.
3. Применение методов неразрушающего контроля для оценки качества готовых деталей аддитивного производства / Н. П. Алешин и др. // Де-фектоскопия. 2016. № 10. С. 63 – 75.
4. Применение методов неразрушающего контроля для оценки качества деталей непосредственно в процессе аддитивного производства / Н. П. Алешин и др. // Дефектоскопия. 2016. № 9. С. 64 – 71.
5. Классификация дефектов металлических материалов, синтезированных методом селективного лазерного сплавления, и возможности методов неразрушающего контроля для их обнаружения / Н. П. Алешин и др. // Дефектоскопия. 2016. № 1. С. 48 – 55.
6. Некоторые особенности исследований деталей, изготовленных по аддитивным технологиям, методом рентгеновской компьютерной томографии / Н. П. Алешин и др. // Дефектоскопия. 2018. № 4. С. 42 – 48.
7. Effects of Build Orientation and Heat Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of Selective Laser Melted Ti-6Al-4V lattice Structures / R. Wauthle et al. // Additive Manufacturing. 2015. V. 5. P. 77 – 84.
8. Simonelli M., Tse Y. Y., Tuck C. Effect of the Build Orientation on the Mechanical Properties and Fracture Modes of SLM Ti–6Al–4V // Materials Science and Engineering: A. 2014. V. 616. P. 1 – 11.
9. Anisotropy and Heterogeneity of Microstructure and Mechanical Properties in Metal Additive Manufacturing: A Critical Review / Y. Kok et al. // Materials & Design. 2018. V. 139. P. 565 – 586.
10. Абашин М. И., Барзов А. А., Галиновский А. Л. Анализ физико-технологических особенностей про-цесса ультраструйной диагностики // Вестник Московского государственного технического университета им. Н. Э. Баумана. Серия Естественные науки. 2012. № 6. С. 7.
11. Reducing Porosity in AlSi10Mg Parts Processed by Selective Laser Melting / N. T. Aboulkhair et al. // Additive Manufacturing. 2014. V. 1–4. P. 77 – 86.
12. The Influence of the Laser Scan Strategy on Grain Structure and Cracking Behaviour in SLM Powderbed Fabricated Nickel Superalloy / L. N. Carter et al. // Journal of Alloys and Compounds. 2014. V. 615. P. 338 – 347.
13. A Study of the Microstructural Evolution During Selective Laser Melting of Ti–6Al–4V / L. Thijs et al. // Acta Materialia. 2010. V. 58, No. 9. P. 3303 – 3312.
14. Zaeh M. F., Kahnert M. The Effect of Scanning Strategies on Electron Beam Sintering // Prod. Eng. Res. Devel. 2009. V. 3, No. 3. P. 217 – 224.
15. Crystallographic Texture Control of Beta-type Ti–15Mo–5Zr–3Al Alloy by Selective Laser Melting for the Development of Novel Implants with a Biocompatible Low Young’s Modulus / T. Ishimoto et al. // Scripta Materialia. 2017. V. 132. P. 34 – 38.
16. Fine-structured Aluminium Products with Controllable Texture by Selective Laser Melting of Prealloyed AlSi10Mg Powder / L. Thijs et al. // Acta Materialia. 2013. V. 61, No. 5. P. 1809 – 1819.
17. Grain Structure Evolution in Inconel 718 During Selective Electron Beam Melting / H. Helmer et al. // Materials Science and Engineering: A. 2016. V. 668. P. 180 – 187.
18. Heat Treatment of Electron Beam Melted (EBM) Ti-6Al-4V: Microstructure to Mechanical Property Correlations / S. Raghavan et al. // Rapid Prototyping Journal. 2018. V. 24, No. 4. P. 774 – 783.
19. Simonelli M., Tse Y. Y., Tuck C. Effect of the Build Orientation on the Mechanical Properties and Fracture Modes of SLM Ti–6Al–4V // Materials Science and Engineering: A. 2014. V. 616. P. 1 – 11.
20. Потемкин В. Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB // Диалог – МИФИ, 1999. C. 367.
1. Lewandowski J. J., Seifi M. (2016). Metal Additive Manufacturing: a Review of Mechanical Properties. Annual Review of Materials Research, Vol. 46, (1), pp. 151 – 186.
2. Zlenko M. A., Nagaytsev M. V., Dovbysh V. M. (2015). Additive technologies in mechanical engineering: a guide for engineers. Moscow: GNTs RF FGUP «NAMI». [in Russian language]
3. Aleshin N. P. et al. (2016). Application of non-destructive testing methods to assess the quality of finished parts of additive manufacturing. Defektoskopiya, (10), pp. 63 – 75. [in Russian language]
4. Aleshin N. P. et al. (2016). Application of non-destructive testing methods to assess the quality of parts directly in the process of additive manufacturing. Defektoskopiya, (9), pp. 64 – 71. [in Russian language]
5. Aleshin N. P. et al. (2016). Classification of defects in metallic materials synthesized by selective laser alloying and the possibilities of non-destructive testing methods for their detection. Defektoskopiya, (1), pp. 48 – 55. [in Russian language]
6. Aleshin N. P. et al. (2018). Some features of the study of parts manufactured using additive technologies by X-ray computed tomography. Defektoskopiya, (4), pp. 42 – 48. [in Russian language]
7. Wauthle R. et al. (2015). Effects of Build Orienta-tion and Heat Treatment on the Microstructure and Mechanical Properties of Selective Laser Melted Ti-6Al-4V lattice Structures. Additive Manufacturing, Vol. 5, pp. 77 – 84.
8. Simonelli M., Tse Y. Y., Tuck C. (2014). Effect of the Build Orientation on the Mechanical Properties and Fracture Modes of SLM Ti–6Al–4V. Materials Science and Engineering: A, Vol. 616, pp. 1 – 11.
9. Kok Y. et al. (2018). Anisotropy and Heterogeneity of Microstructure and Mechanical Properties in Metal Additive Manufacturing: A Critical Review. Materials & Design, Vol. 139, pp. 565 – 586.
10. Abashin M. I., Barzov A. A., Galinovskiy A. L. (2012). Analysis of the physical and technological features of the ultrajet diagnostics process. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. N. E. Baumana. Seriya Estestvennye nauki, (6). [in Russian language]
11. Aboulkhair N. T. et al. (2014). Reducing Porosity in AlSi10Mg Parts Processed by Selective Laser Melting. Additive Manufacturing, Vol. 1–4, pp. 77 – 86.
12. Carter L. N. et al. (2014). The Influence of the Laser Scan Strategy on Grain Structure and Cracking Behaviour in SLM Powder-bed Fabricated Nickel Superalloy. Journal of Alloys and Compounds, Vol. 615, pp. 338 – 347.
13. Thijs L. et al. (2010). A Study of the Microstructural Evolution During Selective Laser Melting of Ti–6Al–4V. Acta Materialia, Vol. 58, (9), pp. 3303 – 3312.
14. Zaeh M. F., Kahnert M. (2009). The Effect of Scanning Strategies on Electron Beam Sintering. Production engineering: research and development, Vol. 3, (3), pp. 217 – 224.
15. Ishimoto T. et al. (2017). Crystallographic Texture Control of Beta-type Ti–15Mo–5Zr–3Al Alloy by Selective Laser Melting for the Development of Novel Implants with a Biocompatible Low Young’s Modulus. Scripta Materialia, Vol. 132, pp. 34 – 38.
16. Thijs L. et al. (2013). Fine-structured Aluminium Products with Controllable Texture by Selective Laser Melting of Pre-alloyed AlSi10Mg Powder. Acta Materialia, Vol. 61, (5), pp. 1809 – 1819.
17. Helmer H. et al. (2016). Grain Structure Evolution in Inconel 718 During Selective Electron Beam Melting. Materials Science and Engineering: A, Vol. 668, pp. 180 – 187.
18. Raghavan S. et al. (2018). Heat Treatment of Electron Beam Melted (EBM) Ti-6Al-4V: Microstructure to Mechanical Property Correlations. Rapid Prototyping Journal, Vol. 24, (4), pp. 774 – 783.
19. Simonelli M., Tse Y. Y., Tuck C. (2014). Effect of the Build Orientation on the Mechanical Properties and Fracture Modes of SLM Ti–6Al–4V. Materials Science and Engineering: A, Vol. 616, pp. 1 – 11.
20. Potemkin V. G. (1999). System of engineering and scientific calculations MATLAB. Dialog – MIFI. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2020.08.pp.014-022
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2020.08.pp.014-022
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»