Репост из: ФАБРИКАТОР
🤓 EOS запатентовала способ формировать лазерный луч, чтобы снизить склонность к горячему трещинообразованию при L-PBF-печати никелевых суперсплавов (Inconel, MAR M 247), вольфрам-молибденовых и титановых сплавов — именно тех материалов, где сфера АТ традиционно упирается в эту проблему.
Суть исследования состоит в профиле пятна. Обычно интенсивность лазера плавно спадает к краю пятна. EOS предлагает обратное: широкое пятно (30–470 мкм) с резким обрывом на границе — внутри контура должно оставаться 90%, а лучше 95–99% мощности. Пологий спад на краю большого пятна провоцирует частичное спекание порошка за пределами ванны расплава, а эти нестабильные зоны потом дают трещины.
Какие профили вообще есть и что каждый делает с ванной расплава
➖ Гауссов профиль — стандарт для большинства систем. Концентрирует мощность в центре, даёт высокую пиковую температуру, крупную ванну расплава и медленное охлаждение.
➖ Эллиптический гауссов профиль — та же логика, но растянутая вдоль направления сканирования, отсюда более широкая ванна.
➖ Плоский профиль — равномерное распределение мощности внутри пятна. Снижает пиковую температуру и ускоряет охлаждение, при этом ванна расплава получается шире, но мельче. Равномерная энергия резко снижает температурный градиент внутри ванны, что способствует укрупнению зерна и повышению плотности детали.
➖ Кольцевой профиль — мощность разнесена по периферии пятна. Распределяя энергию по большей площади, такой луч заметно снижает и пиковую температуру, и скорость охлаждения. На никелевом сплаве 718 сравнение с классическим гауссовым лучом полностью кольцевая мода подняла производительность лазерной системы примерно на 46% и снизила удельное энергопотребление на 16%, но увеличила шероховатость поверхности примерно на 29%.
➖ Луч с регулируемым распределением мощности между модами (AMB, около 80% мощности вынесено в кольцо вокруг центра) — по тепловым полям и размерам ванны ведёт себя почти как чисто кольцевой луч.
➖ Бесселев луч — узкий центральный пик плюс концентрические кольца. Большая глубина фокуса и способность профиля восстанавливаться за препятствиями снижают влияние брызг расплава на процесс, а такое распределение энергии эффективно подавляет образование пор. Малый размер ванны расплава даёт более мелкое и равноосное зерно по сравнению с гауссовым и кольцевым профилями.
Патент EOS комбинирует уже известные формы (гауссова, кольцевая, плоская) с новым элементом — асимметричным профилем, вытянутым вдоль сканирования, и жёстко заданным градиентом на краю пятна (не менее 1% на микрометр). На кубах 10×10×10 мм из CM247LC кольцевой профиль с пятном 250 мкм дал производительность до 3,8 мм³/с, плоский и асимметричный — до 4,2 мм³/с, при этом плотность трещин у асимметричного профиля оказалась ниже 0,09 мм/мм², у плоского — ниже 0,15 мм/мм².
Источники: патент — Espacenet, CN122622858A
🤓 Фабрикатор. Подписаться
Суть исследования состоит в профиле пятна. Обычно интенсивность лазера плавно спадает к краю пятна. EOS предлагает обратное: широкое пятно (30–470 мкм) с резким обрывом на границе — внутри контура должно оставаться 90%, а лучше 95–99% мощности. Пологий спад на краю большого пятна провоцирует частичное спекание порошка за пределами ванны расплава, а эти нестабильные зоны потом дают трещины.
Какие профили вообще есть и что каждый делает с ванной расплава
➖ Гауссов профиль — стандарт для большинства систем. Концентрирует мощность в центре, даёт высокую пиковую температуру, крупную ванну расплава и медленное охлаждение.
➖ Эллиптический гауссов профиль — та же логика, но растянутая вдоль направления сканирования, отсюда более широкая ванна.
➖ Плоский профиль — равномерное распределение мощности внутри пятна. Снижает пиковую температуру и ускоряет охлаждение, при этом ванна расплава получается шире, но мельче. Равномерная энергия резко снижает температурный градиент внутри ванны, что способствует укрупнению зерна и повышению плотности детали.
➖ Кольцевой профиль — мощность разнесена по периферии пятна. Распределяя энергию по большей площади, такой луч заметно снижает и пиковую температуру, и скорость охлаждения. На никелевом сплаве 718 сравнение с классическим гауссовым лучом полностью кольцевая мода подняла производительность лазерной системы примерно на 46% и снизила удельное энергопотребление на 16%, но увеличила шероховатость поверхности примерно на 29%.
➖ Луч с регулируемым распределением мощности между модами (AMB, около 80% мощности вынесено в кольцо вокруг центра) — по тепловым полям и размерам ванны ведёт себя почти как чисто кольцевой луч.
➖ Бесселев луч — узкий центральный пик плюс концентрические кольца. Большая глубина фокуса и способность профиля восстанавливаться за препятствиями снижают влияние брызг расплава на процесс, а такое распределение энергии эффективно подавляет образование пор. Малый размер ванны расплава даёт более мелкое и равноосное зерно по сравнению с гауссовым и кольцевым профилями.
Патент EOS комбинирует уже известные формы (гауссова, кольцевая, плоская) с новым элементом — асимметричным профилем, вытянутым вдоль сканирования, и жёстко заданным градиентом на краю пятна (не менее 1% на микрометр). На кубах 10×10×10 мм из CM247LC кольцевой профиль с пятном 250 мкм дал производительность до 3,8 мм³/с, плоский и асимметричный — до 4,2 мм³/с, при этом плотность трещин у асимметричного профиля оказалась ниже 0,09 мм/мм², у плоского — ниже 0,15 мм/мм².
Источники: патент — Espacenet, CN122622858A
🤓 Фабрикатор. Подписаться