Моделирование процесса 3-d печати с использованием несферических гидрированых - дегидрированых порошков титана

Abstract

RU: Целью работы было определение возможности применения несферических титановых порошков неправильной формы для аддитивных технологий. Методика: моделирование процесса послойного построения детали осуществляли по технологии, аналогичной технологии селективного лазерного спекания. В качестве исходного сырья был взят порошок марки ПТ, полученный при механическом дроблении титановой губки ТГ100 и последующем рассеве по фракциям. Для проведения исследований был выбран порошок фракцией 50...150 мкм, который предварительно подвергался процессам гидрирования и дегидрирования с целью очистки от вредных примесей и уплотнения его структуры, и приближения к сферической форме для моделирования процесса 3-D печати по технологии SLS (Selective Laser Sintering - селективное лазерное спекание). В качестве источника энергии для послойного спекания порошинок использовали импульсный лазер с мощностью излучения 900 Вт/сек при частоте воздействия 20 Гц (беспрерывное воздействие). Результаты: при исследовании полученных образцов установлено, что толщина полученных слоев в первом случае составляла 200...300 мкм, а во втором случае 50...100 мкм. При использовании, для построения деталей, слоя с меньшей толщиной получаемая структура характеризуется высокой плотностью и отсутствием пор, что позитивно повлияет на свойства деталей получаемых методами послойного построения. Научная новизна: установлены закономерности формирования структуры в наплавленном слое в процессе лазерного сплавления по технологии, аналогичной SLS, при использовании опытных гидрированных и дегидрированных порошков титана. Практическая ценность работы состоит в возможности применения в аддитивных технологиях менее дорогостоящих порошков титана, которые имеют неправильную форму порошинок взамен используемым в настоящее время сферическим порошкам, что позволит существенно снизить стоимость изделий при сохранении свойств получаемых деталей.

UK: Ціллю роботи було визначення можливості застосування несферичних титанових порошків неправильної форми для аддитивних технологій. Методика: моделювання процесу пошарової побудови деталі здійснювали за технологією, аналогічною технології селективного лазерного спікання. В якості вихідної сировини було взято порошок марки ПТ, отриманий при механічному дробленні титанової губки ТГ100 та подальшому розсіві по фракціях. Для проведення досліжень був вибраний порошок фракцією 50...150 мкм, який попередньо піддавався процесам гідрування и дегідрування з ціллю очищення від шкідливих домішок і ущільнення його структури, і наближення до сферичної форми для моделювання процесу 3-D друку за технологією SLS (Selective Laser Sintering - селективне лазерне спікання). В якості джерела енергії для спікання порошинок між собою використовувався імпульсний лазер з потужністю випромінювання 900 Вт/сек при частоті впливу 20 Гц (бесперервний вплив). Результати: при дослідженні отриманих зразків установлено, що товщина отриманих шарів у першому випадку складала 200...300 мкм, а у другому випадку 50...100 мкм. При використанні для побудови деталей шару з меньшою товщиною одержувана структура характеризується більшою щільністю та відсутністю пор, що позитивно вплине на властивості деталей, одержуваних методами пошарової побудови. Наукова новизна: встановлені закономірності формування структури в наплавленому шарі в процесі лазерного сплавлення за технологією, аналогичною SLS, при використанні дослідних гідрованих и дегідрованих порошків титану. Практична цінність роботи полягає у можливості застосування в аддитивних технологіях менш дорогих порошків титану, які мають неправильну форму порошинок на заміну використовуваним сьогодні сферичним порошкам, що дозволить значно знизити вартість виробів при збереженні властивостей одержуваних деталей.

EN: The purpose of research was to determine the possibility of using non-spherical titanium powders of irregular shape for additive technologies. Methodology: modeling of layering of a part was carried out by technology, similar to selective sintering technology. Powder brand PT was used as a raw material, that was obtained by mechanical crushing of titanium sponge TG100 and subsequent sieving by fractions. Powder with a fraction of 50...150 ^m was chosen for research. It was previously hydrogenated and dehydrogenated with a view to cleaning of contaminants, sealing its structure and bringing it closer to a spherical shape for modeling the 3-D printing process by SLS technology (Selective Laser Sintering). The pulsed laser with emission power of 900 W/s at a frequency of 20 Hz exposure (continuous exposure) was used as a source of energy for the sintering powder particles with each other. Findings: in the study of the obtained samples there was found that the thickness of the layers obtained in the first case was 200...300 ^m and in the second case 50...100 ^m. When the thinner layer was used for the construction of parts the resulting structure is characterized by a higher density and a lack of pores that will positively affect the properties of the parts obtained by layering methods. Originality: the regularities of formation of structure in the deposited layer during laser fusion technology similar to SLS using hydrogenated and dehydrogenated experimental titanium powders were found. The practical value of the research cosnsists in the posibility of using less expensive titanium powders with irregular shape of the powder particles in additive technologies, instead of spherical powders, which are being used today, which will significantly reduce manufacturing costs while maintaining the properties of the resulting parts.