Низкая пластичность образцов из стали 12Х18Н10Т после технологических остановок

1. Низкая пластичность образцов из стали 12Х18Н10Т после технологических остановок

причины и плановый эксперимент
Составил:
Соловьев А.А.

2. Испытание на растяжение

Деталь
ВД019
Образец
σв, МПа
σ0,2, МПа
δ, %
ψ, %
3697- 1
695
518
14,0
15
3697- 2
602
494
5,3
10
3697- 3
616
475
11,5
16
3704 - 2
576
493
4,7
6
3704 - 3
613
463
11,0
18
3704 - 4
611
490
-
Сравнение:
Требования к 12Х18Н10Т по ГОСТ
на прокат - δ ≥ 40 %, ψ ≥ 55 %;
образцы - свидетели с 3DLam mini pro - δ 35 –50 %, σв 650–750 МПа
7
Оценка
δ и ψ ниже
нормы
δ и ψ ниже
нормы
δ и ψ ниже
нормы
δ и ψ ниже
нормы
δ и ψ ниже
нормы
разрушение
вне расчетной
части

3. Возможные причины низкой пластичности

1. Недостаточная энергия базового режима тела
Режим 220 Вт / 1400 мм/с при пятне 85 мкм дает линейную энергию 0,157 Дж/мм и интенсивность в
пятне около 39 кВт/мм².
2. Плоскости технологических остановок
За 5 –15 минут паузы деталь остывает и усаживается по высоте:
при коэффициенте расширения 17·10 ⁻⁶ 1/К деталь высотой 100 мм, остывшая на 50 К, укорачивается
примерно на 85 мкм - почти три слоя по 30 мкм.
Первый свежий слой после рестарта ложится над деталью толщиной 100
–120 мкм вместо 30 и
режимом тела насквозь не проплавляется.

4. Почему у 3DLam нет таких проблем?

Почему у 3 DLam нет таких проблем?
Параметр
Толщина слоя, мкм
Тело: мощность / скорость
Шаг штриховки, мм
RusMelt 310M
30
220 Вт / 1400 мм/с
0,1
3DLam Mini Pro
50
240 Вт / 900 мм/с
0,1
Комментарий
Диаметр пятна, мкм
85
≈43–60 (по паспорту 43)
Объемная плотность энергии,
Дж/мм³
52
53
одинаковая
Линейная энергия P/v, Дж/мм
0,157
0,267
У RusMelt в 1,7 раза ниже
Интенсивность в пятне, кВт/мм²
≈39
≈85–165
У RusMelt в 2 –4 раза
ниже
Защитный газ
Подогрев платформы
азот, 12 ppm O₂
есть, не используется
азот
-
не различаются
Остановки
5–15 мин, ежедневно, 3 –7
сут
на досыпку порошка
есть на обоих
Размер деталей
крупные, высокие
небольшие
У 3 DLam усадка при
паузе кратно меньше
Результат, δ
5–14 %
35–50 %

5.

6. Почему у 3DLam нет таких проблем?

Почему у 3 DLam нет таких проблем?
Пятно 43 мкм против 85 мкм:
при близкой мощности плотность мощности у 3DLAM кратно выше, ванна
глубже и уже.
Это даёт запас проплава на 1 –2 слоя вниз, т.е. надежное переплавление
остывшего слоя после рестарта.
Для штатной печати режим RusMelt достаточен:
слой 30 мкм проплавляется с запасом. Но после остановки нужно
переплавить не «слой», а предыдущий слой, который остыл и мог покрыться
оксидной плёнкой / конденсатом. Тут важна абсолютная глубина ванны, а не
Ev , и у RusMelt (мелкая широкая ванна) этот запас минимален
— отсюда
несплавление на стыке и низкая механика

7. Рестарт печати

Сейчас : после протирки стекол последний уже сплавленный слой прожигается вручную два
раза, затем печать продолжается .
Коррекции по Z нет, подогрев платформы выключен .
Рекомендации по рестарту
Согласно исследованиям NASA по Inconel 718
— Сохранить повторную экспозицию сплавленного слоя, довести до трех проходов .
— Восстанавливать
положение платформы (аналог re - level NASA) . После протирки линз
поднять платформу на высоту одного слоя – 30 мкм или выше .
— Либо не поднимать платформу, нанести вручую слой порошка и прожечь слой еще 2- 3 раза .
— Фиксировать в журнале построения время каждой остановки и высоту Z – чтобы потом
можно было провести фрактографию образца .
— Включить подогрев платформы (100–150°C для аустенитной стали) . Деталь во время паузы
остынет меньше - усадка и утолщение первого слоя кратно уменьшится ; первые слои после
рестарта ложатся на теплую подложку .

8. Плановый эксперимент

№
1
2
Что делаем
Кубики 20×20×25 мм на RusMelt :
1) текущий режим печати
2) три варианта с повышенной
линейной энергией:
220 Вт / 1000 мм/с;
260 Вт / 1200 мм/с;
280 Вт / 1400 мм/с.
Гидростатическое взвешивание и
шлиф. Один день печати, без пауз.
Вырастить образцы на растяжение
вертикально, несколько групп:
1) без остановки;
2) остановка 60 мин с текущим
рестартом;
3) остановка 60 мин с трехкратным
переплавом уже сплавившегося
металла и корректировкой Z
(подъем платформы на 30 - 40
мкм)
4) остановка 60 мин с трехкратным
переплавом уже сплавившегося
металла и двойной экспозицией
нанесенного слоя ;
Что узнаем
Критерий решения
Есть ли непроплав в основном
объеме при текущем режиме и
каким режимом он устраняется
Пористость текущего режима
выше 0,5 % или на шлифе виден
непроплав между дорожками
Вклад паузы в чистом виде и
эффективность исправленной
процедуры
δ ≥ 35 % после остановок,
- процедура принимается в
регламент

9. Обозначение образцов

Кубики 20 ×20×25 мм
220/1000 – мощность 220 Вт, скорость сканирования 1000 мм/с
260/1200 - мощность 260 Вт, скорость сканирования 1200 мм/с
280 /1400 – мощность 280 Вт, скорость сканирования 1400 мм/с
Образцы на растяжение
Три цифры в обозначении :
1 цифра – метод печати (без остановок, с остановками и т .д.)
2 цифра – направление печати в º относительно платформы
3 платформа – тип поддержек
Образцы на первой тестовой плите
1. Образец 1.90.1 – печать без остановок, построение под углом 90º относительно
поддержки + юбка по контуру
платформы, тип поддержек – Блочные
2. Образец 1.45.1 – печать без остановок, построение под углом 45º относительно
поддержки + юбка по контуру
платформы, тип поддержек – Блочные
3. Образец 1.90.2 – печать без остановок, построение под углом 90º относительно платформы, тип поддержек – Pin поддержки +
юбка по контуру
4. Образец 1.45.2 – печать без остановок, построение под углом 45º относительно платформы, тип поддержек – Pin поддержки +
юбка по контуру
5. Образец 1.90.3 – печать без остановок, построение под углом 90º относительно платформы, тип поддержек – поддержки
сгенерированы в ПО NetFabb автоматически
6. Образец 1.45.3 – печать без остановок, построение под углом 45º относительно платформы, тип поддержек – поддержки
сгенерированы в ПО NetFabb автоматически

10. Расположение образцов на плите построения образцов

11. Расположение образцов на плите построения образцов

1
2
5
6
3
4
1 – Образец 1.45.3
2 – Образец 1.90.3
3 – Образец 1.90.1
4 – Образец 1.41.1
5 – Образец 1.45.2
6 – Образец 1.90.2