МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО ПЛАВЛЕНИЯ В АДДИТИВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

В статье рассмотрены возможности теоретического анализа на основе численного моделирования сложных процессов аддитивного производства методом селективного лазерного плавления. Рассмотрены методы высокоточного моделирования формирования единичной ванны расплава с учетом геометрии сформированного порошкового слоя, распределения энергии в пятне, эффектов переотражения луча, силы отдачи паров, эффекта Марангони и механизмов денудации. Были проведены экспериментальные исследования выращивания образцов из медного порошка БрХ с частицами размером 20…50 мкм методом селективного лазерного плавления с использованием излучения волоконного лазера непрерывного действия длиной волны 1,064 мкм. В том числе выполнены эксперименты в условиях полного совпадения условий и режимов выращивания с расчетной моделью. Для оценки точности системы моделирования сопоставлялись размеры области плавления и морфология поверхности дорожки расплава. Представленная расчетная модель использована при разработке технологии выращивания изделий из порошков медных сплавов методом селективного лазерного плавления. Также представлены исследования в области моделирования напряженно-деформированного состояния в сформированном в процессе СЛП композиционном материале, состоящего из матрицы сплава Ак9ч, армированной частицами карбида титана. Были выполнены расчеты для установления влияния формы (сфера, икосаэдр, призма), размеров (1,0 мкм; 5,0 мкм; 10 мкм) и концентрации по массе (1,0 %; 3,0 %; 5,0 %; 7,0 %; 10 %; 15 %), а также с учетом наличия пор различной формы. Результаты расчетов сопоставлены с результатами экспериментов. Численные модели с последующей экспериментальной апробацией оптимального варианта позволяют многократно сократить затраты времени для разработки новых сложных и многообещающих аддитивных технологий.