Показаны преимущества метода прямого лазерного нанесения металла, обеспечивающего направленную кристаллизацию образцов из нержавеющей стали 316L. Установлено, что метод открывает широкие возможности для получения монокристаллических структур путем направленной кристаллизации наплавляемого металла. Структура металла получаемых образцов представлена дендритными кристаллами, ориентированными в направлении теплового центра. В поперечном сечении структура, образованная осями кристаллов первого порядка, имеет вид сот. Толщина наносимого слоя (200 мкм) в центральной части образца не препятствует развитию дендритной структуры и способствует формированию монокристаллических структур (с отсутствием пор и трещин). Отмечено, что направление роста дендритным кристаллам задает тепловой центр, определяемый положением лазерного пятна. Представлена методика получения изделий из нержавеющей стали с использованием технологии прямого лазерного нанесения по разработанному алгоритму, позволяющему контролировать перемещение роботизированного комплекса и образца, включение лазера и подачу газопорошковой смеси. Показаны возможности определения угла наклона дендритных кристаллов в металле относительно оси симметрии образца с помощью металлографического программного комплекса анализа цифровых изображений микроструктур, а также контроля качества получаемых изделий с помощью рентгеновской томографии, подбора параметров лазерного пятна на поверхности подложки при высокоскоростной съемке, оценки фазового состава наплавленного металла методом рентгеноструктурного анализа. При этом шероховатость образцов, определяемую размером порошковых частиц, можно устранить механической обработкой.
Advantages of direct laser cladding of metal consisting in the possibility of directional crystallization of 316L stainless steel samples are shown. Direct laser cladding of metal offers exciting possibilities for production of single crystal structures by directional crystallization of the deposited metal. The growth direction of dendritic crystals is driven by the thermal center determined by the position of the laser spot. We present a technique of manufacturing stainless steel products by direct laser deposition using the developed algorithm which allowed us to connect the movement of the robotic cell and turntable with a sample, laser switching and feeding of the gas powder mixture. The possibility of x-ray tomographic quality control of the obtained products, determination of the parameters of the laser spot on the substrate surface using high-speed photography, estimation of the phase composition of the deposited metal using x-ray diffraction analysis is demonstrated. The structure of obtained metal samples is represented by dendritic crystals oriented in the direction of the thermal center. The sample structure in the sample cross section is represented in the form of a honeycomb formed by the first order axes of dendritic crystals. It is shown that 200-мm thickness of the deposited layer in the central part of the sample does not interfere with the development of the dendritic structure and promotes the possibility of obtaining single- crystal structures free of pores and cracks. The possibility of estimating the inclination angle of dendritic crystals in the metal relative to the symmetry axis of the sample using a metallographic software package for analysis of digital images of the microstructures is shown. It is demonstrated that the roughness of the obtained samples is determined by the size of the powder particles and can be eliminated by the mechanical treatment.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.