Остаточные напряжения при селективном лазерном спекании и селективном лазерном плавлении

Цель. В статье исследуются остаточные напряжения при селективном лазерном спекании (SLS) и селективном лазерном плавлении (SLM) для более глубокого понимания этого явления. Методология исследования. Сначала рассматривается происхождение остаточных напряжений и разрабатывается простая теоретическая модель для прогнозирования их распределения. Затем с использованием экспериментальных методов измеряются профили остаточных напряжений в серии испытательных образцов, изготовленных при различных параметрах процесса. Результаты. В деталях, изготовленных методом SLM, обнаружены очень высокие остаточные напряжения. В целом профиль остаточных напряжений состоит из двух зон значительных растягивающих напряжений в верхней и нижней частях детали и расположенной между ними обширной зоны промежуточных сжимающих напряжений. Наиболее важными параметрами, определяющими величину и форму профилей остаточных напряжений, являются свойства материала, высота образца и подложки, стратегия сканирования лазером и условия нагрева. Ограничения исследования и практическая значимость. Все эксперименты проводились на деталях, изготовленных из порошка нержавеющей стали (316L), поэтому количественные результаты нельзя напрямую экстраполировать на другие материалы. Однако большинство качественных результатов можно обобщить. Оригинальность и ценность. Статья помогает понять значение остаточных напряжений при SLS/SLM и в других процессах аддитивного производства, включающих локализованный подвод тепла. Некоторые выводы могут быть использованы для предотвращения проблем, связанных с остаточными напряжениями.