ФГАУ «Научно-учебный центр «Сварка и контроль» при МГТУ им. Н. Э. Баумана», Москва, Россия:

Н. П. Алешин, директор
М. В. Григорьев, заместитель директора по научной работе
Н. А. Щипаков, заведующий лабораторией, эл. почта: shchipak@yandex.ru

ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов», Москва, Россия:
С. В. Неруш, начальник лаборатории

Аддитивные технологии получают широкое распространение в различных отраслях отечественной промышленности. Применение аддитивных технологий предоставляет новые возможности проектирования, обеспечивает большую свободу в выборе конфигурации изделия, его внутреннего строения, что позволяет оптимизировать габаритные, массовые и функциональные параметры детали. Одним из наиболее характерных типов внутренних дефектов аддитивного производства является пористость — распределенные по объему микропоры размером менее 40 мкм. Для обеспечения качества готовых изделий, созданных с применением аддитивных технологий, необходимо разработать методы и технологии неразрушающего контроля, позволяющие достоверно определять величину объемной доли пор. Проведено изучение объемной доли пор образцов, изготовленных по технологии селективного лазерного сплавления. Рассмотрены различные методы определения величины объемной доли пор в изделиях, их преимущества и недостатки. Изучали образцы из коррозионно-стойкой стали и кобальта. Различной величины объемной доли пор в образцах достигали путем варьирования режимов и параметров процесса селективного лазерного сплавления, в частности скорости сканирования и мощности лазера. Часть образцов была подвергнута горячему изостатическому прессованию. Исследования проведены путем сравнения результатов, полученных при изучении шлифов и неразрушающим ультразвуковым методом. При изучении образцов ультразвуковым методом экспериментально определяли скорость распространения продольных волн и величины объемной доли пор в образцах. Установили, что качественно зависимости для металлопорошковых композиций на основе коррозионно-стойкой стали и кобальта имеют одинаковый характер, а отличаются только коэффициенты в уравнениях регрессии.

1. Григорьянц А. Г. и др. Лазерные аддитивные технологии в машиностроении: учебное пособие / под ред. А. Г. Григорьянца. — Москва : Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. — 278.
2. Рудской А. И. и др. Аддитивные технологии: учеб. пособие. — СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2017. — 252 с.
3. Zhao X., Wei Q. S., Gao N., Zheng E. L., Shi Y. S., Yang S. F. Rapid fabrication of TiN/AISI 420 stainless steel composite by selective laser melting additive manufacturing // Journal of Materials Processing Technology. 2019. Vol. 270. P. 8–19. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2019.01.028.
4. Ulu E., Huang R., Kara L. B., Whitefoot K. S. Concurrent structure and process optimization for minimum cost metal additive manufacturing // Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME. 2019. Vol. 141, Iss. 6. P. 061701. DOI: 10.1115/1.4042112.
5. Петровский П. В., Чеверикин В. В., Соколов П. Ю., Давиденко А. А. Зависимость структуры и свойств стали 03Х16Н15М3 от геометрии ячеистых структур, полученных методом селективного лазерного плавления // Черные металлы. 2019. № 3. С. 49-53.
6. Alyoshin N. P., Murashov V. V., Grigoryev M. V., Yevgenov A. G., Karachevtsev F. N., Shchipakov N. A., Vasilenko S. A. Defects of heat-resistant alloys synthesized by the method of selective laser melting // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Vol. 8, Iss. 1. P. 27–31. DOI: 10.1134/S2075113317010038.
7. Aleshin N. P., Murashov V. V., Evgenov A. G., Grigoriev M. V., Shchipakov N. A., Vasilenko S. A., Krasnov I. S. The classification of flaws of metal materials synthesized by the selective laser melting method and the capabilities of nondestructive testing methods for their detection // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2016. Vol. 52, No. 1. P. 38–43. DOI: 10.1134/S1061830916010022.
8. Panakkal J. P. Use of longitudinal ultrasonic velocity as a predictor of elastic moduli and density of sintered uranium dioxide // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 1991. Vol. 38, Iss. 3. P. 161–165. DOI: 10.1109/58.79598.
9. Hernandez M. G. et al. Application of a micromechanical model of three phases to estimating the porosity of mortar by ultrasound // Cement and Concrete Research. 2006. Vol. 36. P. 617–624. DOI: 10.1016/j.cemconres.2004.07.018.
10. Boccaccini D. N., Boccaccini A. R. Dependence of ultra sonic velocity on porosity and pore shape in sintered materials // Journal of Nondestructive Evaluation. 2007. Vol. 16, Iss. 4. P. 187–192.
11. Kreher W. et al. Ultrasonic wave in porous ceramics with Non-Spherical holes // Ultrasonics. March 1977. P. 70–74. DOI: 10.1016/0041-624X(77)90068-3
12. Slotwinski J. A., Garboczi E. J., Hebenstreit K. M. Porosity measurements and analysis for metal additive manufacturing process control // Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology. 2014. Vol. 119. P. 494–528. DOI: 10.6028/jres.119.019.
13. Slotwinski J. A., Garboczi E. J. Porosity of Additive Manufacturing Parts for Process Monitoring // Paper presented at AIP Conference Proceedings. — Baltimore, Maryland, USA. 2013. July. DOI: 10.1063/1.4864957.
14. Karthik N. V., Gu H., Pal D., Starr T., Stucker B. High frequency ultrasonic non destructive evaluation of additively manufactured components // Paperpresented at the 24^th Annual International Solid Freeform Fabrication (SFF) Symposium. — Austin, TX, USA. 2013. P. 311–325.
15. Kim F. H., Moylan S. P., Garboczi E. J., Slotwinski J. A. Investigation of pore structure in cobalt chrome additively manufactured parts using X-ray computed tomography and three-dimensional image analysis // Additive Manufacturing. 2017. Vol. 17. P. 23–38. DOI: 10.1016/j.addma.2017.06.011.