ДОСЛІДЖЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ ФОРМУВАННЯ ДЕФЕКТУ KEY HOLE В ЗАЛЕЖНОСТІ ВІД ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ВИГОТОВЛЕННЯ ЗА LPBF-ТЕХНОЛОГІЄЮ (Сучасні Проблеми Металургії, 2025)
У процесі LPBF формування деталі відбувається через локальне плавлення порошку лазером, що створює ванну розплаву. Її стабільність визначає якість поверхні. Одним з критичних дефектів процесу LPBF є пористість, оскільки вона погіршує втомну міцність та надійність конструкцій. У роботі досліджено вплив параметрів лазерного плавлення порошкового матеріалу 316L на морфологію розплавленої ванни та утворення пористості, зокрема дефектів типу «Key Hole». Матеріалом для досліджень слугували дослідні зразки, що виготовленні з нержавіючої сталі аустенітного класу 316L з хімічним складом в % по масі: Cr=17,79; Ni=12,63; Mo=2,35; Mn=0,78; Si=0,64; С=0,016, з розміром частинок: 45±15 μm. Експериментальні дослідження виконувалися на установці з одномодовим волоконним ітербієвим лазером з профілем енергії Flet-top, який характеризується рівномірним розподілом енергії за перерізом променя лазеру. Параметри процесу включали змінну потужність лазера (80–270 Вт), швидкість сканування (200–1050 мм/с) і діаметр лазерного променя (75–175 мкм). Проаналізовано 808 треків, із яких у 46 випадках зафіксовано пористість цього типу. Встановлено, що вона не виникає при швидкості сканування понад 600 мм/с, а збільшення щільності енергії сприяє її утворенню. Встановлено, що зменшення кількості дефектів зі збільшенням потужності лазера пов’язано з покращенням плинності розплаву та його здатністю ефективніше поглинати енергію випромінювання. За таких умов газові включення встигають вийти на поверхню до моменту закриття «Key Hole», що знижує ймовірність утворення пористості. Експериментальні дослідження показали, що порогове значення наближається до 0,8, проте воно не є фіксованим і залежить від інших параметрів процесу сканування, таких як потужність лазера, швидкість переміщення променю та фізико-хімічні властивості матеріалу.
Keywords: адитивне виробництво; пористість; дефект «Key Hole»; режим плавлення; ванна розплаву.