Температура расплавленного бассейна и скорости охлаждения при лазерном послойном спекании (LPBF)

В лазерном послойном спекании (laser powder bed fusion, LPBF) динамика и стабильность расплавленного бассейна определяются температурным полем в нём. При неблагоприятном температурном поле велика вероятность образования дефектов. Локальный и быстрый нагрев и охлаждение в процессе создают трудности для экспериментальных методов измерения температуры, в результате чего понимание этих фундаментальных процессов ограничено. В данной статье разработан метод, использующий коаксиальную визуализацию с высокоскоростными камерами, который обеспечивает как пространственное, так и временное разрешение, необходимое для определения температуры поверхности расплавленного бассейна. Для учёта изменений излучательной способности применена двухдлинноволновая (двухволновая) схема съёмки. Температурные поля регистрируются с частотой 100 кГц и пространственным разрешением 20 μm при обработке простого образца из Ti6Al4V. Измерены температурные градиенты в диапазоне 5–20 K/μm и скорости охлаждения в диапазоне 1–40 K/μs. Представленные результаты дают новое представление о влиянии параметров, геометрии и пути сканирования на температуру расплавленного бассейна и скорости охлаждения. Разработанный метод представляет собой новый инструмент для оптимизации стратегий и параметров сканирования, выявления причин локально предрасположенных к дефектам участков и контроля скоростей охлаждения для локального формирования микроструктуры.