DOI: 10.52150/2522-9117-2022-36-370-378

Кононенко Ганна Андріївна, д.т.н., с.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ТОВ «Адитивні лазерні технології України», Україна м. Дніпро вул. Сергія Подолинського 31 б. ORCID: 0000-0001-7446-4105. E-mail: perlit@ua.fm

Аджамський Сергій Вікторович, Ph. D. (Tech.), головний конструктор, ТОВ «Адитивні лазерні технології України», Україна м. Дніпро вул. Сергія Подолинського 31 б. ORCID: 0000-0002-6095-8646. E-mail: as@alt-print.com

Подольський Ростислав Вячеславович, м.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ТОВ «Адитивні лазерні технології України», Україна м. Дніпро вул. Сергія Подолинського 31 б. Український державний університет науки і технологій, вул. Лазаряна, 2, Україна, м. Дніпро, 49010. ORCID: 0000-0002-0288-0641. E-mail: rostislavpodolskij@gmail.com

Сафронова Олена Анатоліївна, м.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107. ORCID: 0000-0002-4032-4275. E-mail: safronovaaa77@gmail.com

Шпак Олена Адольфівна, м.н.с., Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, площа Академіка Стародубова, 1, Дніпро, Україна, 49107.

ПОРІВНЯЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЗРАЗКІВ СТАЛІ 316L, ВИГОТОВЛЕНИХ НА МАШИНІ ALFA-150 НА ВІДПОВІДНІСТЬ СВІТОВИМ АНАЛОГАМ

Анотація. Метою роботи є дослідження мікроструктури та механічних властивостей зразків з нержавіючої сталі 316L, виготовлених за способом SLM. Нержавіюча сталь 316L широко вивчалася для стану після виготовлення за технологією селективного лазерного плавлення (SLM). Це пов’язано з широким застосуванням цього матеріалу в різних галузях промисловості, оскільки він демонструє достатню корозійну стійкість і відмінну пластичність. Таким чином, його застосування можна знайти в біомедичній, аерокосмічній, автомобільній та морській сферах. Деякі з проведених досліджень показали здатність SLM покращувати механічні властивості деталей, порівняно з традиційними методами. Застосовували металографічний аналіз, визначення механічних властивостей, хімічний аналіз. Об’єктом дослідження була нержавіюча сталь аустенітного класу 316L. Матеріалом для виготовлення зразків був порошок сплаву 316L з розміром частинок 45 + 15 μm. Дослідні зразки для випробувань на розтягування були побудовані на обладнанні ТОВ «Адитивні лазерні технології України» (Alfa-150) за SLM -технологією по ідентичним режимам: потужність лазера – 290 Вт, швидкість сканування – 1100 мм/с, відстань між треками – 0,11 мм, стратегія сканування – шахові поля, порядок сканування- Zig-Zag, розмір полів – 5 мм, поворот шару відносно попереднього – 67°. За результатами аналізу механічних властивостей встановлено, що зразки виготовлені на 3-D принтері компанії ТОВ «Адитивні лазерні технології України» не поступаються за показниками якості провідним світовим компаніям, а за деякими характеристиками навіть перевищує. Слід зазначити, що результати визначення характеристик дослідних зразків порівнювали з властивостями зразків, виготовлених за оптимальними параметрами процесу на обладнанні різних виробників, але не включають вплив товщини нанесеного шару. Виконані в роботі комплексні дослідження механічних властивостей зразків, виготовлених зі сталі 316L показали повну відповідність зразкам, які виготовлені на обладнанні, представленому на світовому ринку виготовлення продукції спеціального призначення.

Ключові слова: Alfa-150, сталь 316L, мікроструктура, механічні випробування, SLM- технологія.

DOI: https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-370-378

Посилання для цитування: Порівняльні дослідження механічних властивостей зразків сталі 316L, виготовлених на машині ALFA-150 на відповідність світовим аналогам / Г. А. Кононенко, С. В. Аджамський, Р. В. Подольський, О. А. Сафронова, Е. А. Шпак. Фундаментальні та прикладні проблеми чорної металургії. 2022. Вип. 36. С. 370-378. https://doi.org/10.52150/2522-9117-2022-36-370-378

Перелік посилань

1. Sun Z., Tan X., Tor S. B., Yeong W. Y. Selective laser melting of stainless steel 316L with low porosity and high build rates. Materials & Design. 2016. 104. Р. 197-204.
2. Mangour Al. B., Grzesiak D., Yang J.-M. In-situ formation of novel TiC-particlereinforced 316L stainless steel bulk-form composites by selective laser melting. Journal of Alloys and Compounds. 2017. 706. P. 409-418.
3. Niendorf T., Brenne F., Schaper M. Lattice Structures Manufactured by SLM: On the Effect of Geometrical Dimensions on Microstructure Evolution During Processing. Mater. Trans. B. 2014.Vol. 45. Р. 1181-1185.
4. Wang X., Muñiz-Lerma J., Sanchez-Mata O., Shandiz M.A., Brodusch N., Gauvin R., Brochu M. Characterization of single crystalline austenitic stainless steel thin struts processed by laser powder bed fusion. Mater. 2019. Vol. 163. Р. 51-56.
5. Wang X., Muñiz-Lerma J.A., Sánchez-Mata O., Shandiz M.A., Brochu M. Microstructure and mechanical properties of stainless steel 316L vertical struts manufactured by laser powder bed fusion process. Mater. Sci. Eng. 2018. Vol. 736. Р. 27-40.
6. Wang X., Muñiz-Lerma J.A., Shandiz M.A., Sanchez-Mata O., Brochu M. Crystallographic-orientationdependent tensile behaviours of stainless steel 316L fabricated by laser powder bed fusion. Sci. Eng. A. 2019. Vol. 766. P. 138395.
7. Köhnen P., Haase C., Bültmann J., Ziegler S., Schleifenbaum J.H., Bleck W. Mechanical properties and deformation behavior of additively manufactured lattice structures of stainless steel. Des. 2018. Vol. 145. Р. 205-217.
8. Sun Z., Tan X., Tor S.B., Chua C.K. Simultaneously enhanced strength and ductility for 3D-printed stainless steel 316L by selective laser melting. NPG Asia Mater. 2018. 10. P. 127-136.
9. Аджамский С. В., Кононенко Г. А., Подольський Р. В., Бадюк С.І. Дослідження ефективності електрохімічного полірування зразків змінного перерізу з різною шорсткістю зі сталі AISI 316L, виготовлених за технологією SLM. Авіаційно-космічна техніка і технологія. № 2 (170). С. 66-73. DOI: 10.32620/aktt.2021.2.08.
10. Аджамський С. В., Подольський Р. В., Кононенко Г. А. Дослідження впливу шорсткості на властивості зразків зі сталі AISI 316L методом реєстрації макролокалізаційних полів. Системні технології. T. 4. № 135. С. 3-11. DOI: 10.34185/1562-9945-4-135-2021-01.
11. Аджамский С. В., Кононенко Г. А., Подольський Р. В. Виготовлення тракту охолодження вдосконаленої конструкції для камери згоряння рідинного ракетного двигуна за допомогою адитивних технологій. Авіаційно-космічна техніка і технологія. № 3. С. 42-48. DOI: 10.32620/aktt.2021.3.05.
12. Saeidi K. Stainless Steels Fabricated by Laser Melting: Scaled-down Structural Hierarchies and Microstructural Heterogeneities. Ph.D. Thesis, Stockholm University, Stockholm, Sweden, 2016.
13. Montero Sistiaga M. L., Nardone S., Hautfenne C., Van Humbeeck J. Effect of heat treatment of 316l stainless steel produced by selective laser melting (SLM). Solid Freeform Fabrication 2016: Proceedings of the 26th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium – An Additive Manufacturing Conference. Р. 558-565.
14. Chadha K., Tian Y., Spray J., Aranas, Jr. C. Effect of Annealing Heat Treatment on the Microstructural Evolution and Mechanical Properties of Hot Isostatic Pressed 316L Stainless Steel Fabricated by Laser Powder Bed Fusion. Metals. 2020. Vol. 10. Issue 6, P. 753. DOI: 10.3390/met10060753.
15. Sabzi H. E., Hernandez-Nava E., Li X.-H., Fu H., San-Martín D., Rivera-Díaz-del-Castillo P.J. Strengthening control in laser powder bed fusion of austenitic stainless steels via grain boundary engineering. Materials & Design. 2021. Vol. 212. P. 110246.
16. Carlton H.D., Haboub A., Gallegos G.F., Parkinson D.Y., MacDowell A.A. Damage evolution and failure mechanisms in additively manufactured stainless steel. Sci. Eng., A. 2016. Vol. 651. Р. 406-414. DOI: 10.1016/j. msea.2015.10.073.
17. Puichaud A.-H., Flament C., Chniouel A., Lomello F., Rouesne E., Giroux P.-F., Maskrot H., Schuster F., Béchade J.-L. Microstructure and mechanical properties relationship of additively manufactured 316L stainless steel by selective laser melting. EPJ Nuclear Sci. Technol. 2019. 5. P. 23.