Разработка методик и алгоритмов моделирования тепловых и деформационных процессов при изготовлении деталей из легких порошковых материалов методом селективного лазерного плавления (СЛП) с учетом процессов образования остаточных технологических напряжений

Основной целью исследования является решение фундаментальной проблемы по созданию методик и алгоритмов моделирования тепловых и деформационных процессов при изготовлении деталей из легких порошковых материалов методом селективного лазерного плавления (СЛП) с учетом процессов образования остаточных технологических напряжений и методов исследования их влияния на прочностные характеристики. Актуальность исследований вызвана необходимостью оценки качества деталей, полученных СЛП и исключением брака. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд взаимосвязанных задач: 1. Проведение анализа литературных данных получаемых дефектов формы и структуры в выращиваемых изделиях (пористость, трещины, классификация, пути ликвидации). Анализ и выбор порошков из легких металлов и сплавов. Разработка технологии входного контроля порошков (гранулометрический, химический анализы). 2. Проведение экспериментальных исследований на опытных образцах СЛП легких сплавов при различных технологических режимах процесса. Разработка многофакторного эксперимента. Экспериментальное определение теплового состояния образцов в процессе СЛП с целью верификации результатов моделирования; 3. Проведение экспериментальных исследований опытных образцов (структурно-фазовый анализ, металлографические исследования, определение пористости). Оптимизация режимов обработки, построение уравнений регрессии для каждого материала. Разработка методики моделирования формирования остаточных технологических напряжений при СЛП на основе КЭ прочностного анализа и результатах моделирования теплообмена. 4. Разработка методики экспериментального определения остаточных напряжений после СЛП. Для определения остаточных напряжения в образцах предполагается использование разрушающих методов высвобождения остаточных напряжений механической резкой или сверлением с проведением тензометрирования освобожденных объемов материала. Разработка методики оценки статической прочности деталей, изготовленных СЛП с учетом влияния остаточных технологических напряжений. 5. Экспериментальные исследования для верификации предлагаемых методов прочностного анализа деталей, изготовленных СЛП, по критериям статического нагружения. Разработка методики оценки усталостной прочности деталей, изготовленных СЛП с учетом влияния остаточных технологических напряжений. 6. Конструкторская разработка и создание стенда для проведения испытаний образцов на усталостную прочность. Верификация предлагаемых методов прогнозирования усталостной долговечности деталей экспериментальной оценкой усталостной долговечности образцов, изготовленных СЛП. Предусматриваются стендовые циклические испытания образцов на изгиб до появления усталостной трещины. 7. Разработка технологии финишной обработки выращенных деталей (отжиг, пескоструйная обработка, механообработка сопряженных плоскостей и т.д.). Проведение исследований влияния постобработки горячим изостатическим прессованием (ГИП) на различных режимах на физико-механические характеристики опытных образцов, полученных СЛП-технологией. Оптимизация режимов постобработки опытных образцов ГИП 8. Исследование прочности поддержек различной геометрии. Разработка методики получения оптимальных поддержек для деталей, получаемых СЛП.