Константин Сергеевич Коробов – сотрудник лаборатории Центра аэрокосмических материалов и технологий Московского авиационного института (национального исследовательского университета), аспирант Сколковского института науки и технологий
Россия, 121205, г. Москва, Большой бульвар, 30, стр. 1
Россия, 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, 4
Konstantin S. Korobov – Employee at the Laboratory of the Center for Aerospase Materials and Technologies, Moscow Aviation Institute (National Research University), Postgraduate Student of the Skolkovo Institute of Science and Technology
1 Bld., 30 Bolshoy Boulevard, Moscow 121205, Russia
4 Volokolamskoe Highway, Moscow 125993, Russia
Представлены результаты экспериментального и математического исследований влияния технологических параметров процесса селективного лазерного сплавления (СЛС) на формирование шероховатости поверхности изделий из алюминиевого сплава AlSi10Mg. Проведен полный факторный эксперимент, включающий 60 комбинаций основных факторов: мощность лазера, скорость сканирования и шаг штриховки. На основе полученных данных по шероховатости поверхности построена многопараметрическая модель поверхности отклика 3-го порядка, отражающая нелинейные зависимости и взаимодействия факторов. Полученная модель объясняет ~86 % вариаций экспериментальных данных и имеет среднюю погрешность прогнозирования порядка ±0,9 мкм по параметру Sa и ±0,2 мкм по параметру Ra . Определены параметры процесса, обеспечивающие минимальное значение средней арифметической шероховатости Sa ≈ 5 мкм (Ra ≈ 2 мкм): мощность лазера 400 Вт, скорость сканирования 938 мм/с, шаг между треками 80 мкм. Установлено, что наибольшее влияние на формирование шероховатости поверхности оказывают мощность лазера, шаг штриховки и их суперпозиция. Разработанная многопараметрическая модель может быть использована для прогнозирования качества поверхности и выбора оптимальных технологических режимов при СЛС-производстве изделий из алюминиевых сплавов.
This study presents an experimental and mathematical investigations of the effects of Laser Powder Bed Fusion (LPBF) process parameters on the surface roughness of AlSi10Mg alloy parts. A full-factorial experiment comprising 60 combinations of the main process parameters – laser power, scanning speed, and hatch spacing – was conducted. A third-order multivariable response surface model was developed from the measured roughness data to describe nonlinear relationships and interactions among the process parameters. The model accounted for approximately 86 % of the total variance in the experimental data and yielded mean prediction errors of approximately 0.9 µm for Sa and ± 0.2 µm for Ra . The minimum roughness values, Sa ≈ 5 µm and Ra ≈ 2 µm, were obtained at a laser power of 400 W, a scanning speed of 938 mm/s, and a hatch spacing of 80 µm. Laser power, hatch spacing, and their interaction had the greatest effect on the resulting surface roughness. The developed model can be used to predict surface quality and select optimal process parameters for the LPBF manufacturing of aluminum alloy components.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.