Photonics RussiaPhotonics RussiaФотоника1993-72962686-844XTechnosphera JSC64222810.22184/1993-7296.FROS.2024.18.5.406.418Additive TechnologiesАддитивные технологииResearch ArticleApplication of residual deformation compensation methods in direct laser deposition of large-sized productsПрименение методики компенсации остаточных деформаций при прямом лазерном выращивании крупногабаритных изделийhttps://orcid.org/0000-0001-5494-2405KovchikА. Yu.КовчикАнтон Ю.
Russian Federation

Institute of Laser and Welding Technologies

Институт лазерных и сварочных технологий

Akovchik@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7319-0605VildanovA. М.ВильдановАртур М.
Russian Federation

Institute of Laser and Welding Technologies

Институт лазерных и сварочных технологий

wildam92@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1066-1446AlymovN. R.АлымовНиколай Р.
Russian Federation

Institute of Laser and Welding Technologies

Институт лазерных и сварочных технологий

sir.alymoff@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0077-2313IvanovS. Yu.ИвановС. Ю.
Russian Federation

Institute of Laser and Welding Technologies

Институт лазерных и сварочных технологий

Akovchik@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4358-1995MendagaliyevR. V.МендагалиевР. В.
Russian Federation

Institute of Laser and Welding Technologies

Институт лазерных и сварочных технологий

Akovchik@yandex.ruSaint Petersburg State Marine Technical University (SMTU)Санкт-Петербургский государственный морской технический университет (СПбГМТУ)101020241854064182511202425112024Copyright ©; 2024, Kovchik А.Y., Vildanov A.М., Alymov N.R., Ivanov S.Y., Mendagaliyev R.V.Copyright ©; 2024, Ковчик А.Ю., Вильданов А.М., Алымов Н.Р., Иванов С.Ю., Мендагалиев Р.В.2024Kovchik А.Y., Vildanov A.М., Alymov N.R., Ivanov S.Y., Mendagaliyev R.V.Ковчик А.Ю., Вильданов А.М., Алымов Н.Р., Иванов С.Ю., Мендагалиев Р.В.https://journals.eco-vector.com/1993-7296/article/view/642228

Direct laser deposition is widely used in high-tech industries due to the possibility of creating complex parts, which manufacturing is impossible using traditional production methods. However, the production process is complicating by the formation of residual stresses and deformations in the part, which negatively affect its quality. The field of distribution of stresses and deformations in the part is associated with its geometry. This article presents the main compensation methods of part distortion and describes the types of typical part deformations for DLD. The deformation compensation results are presented on example of four different parts made of stainless steel grade 12Ch18Ni10Ti (analogue AISI 304) and heat-resistant alloy VZh159.

Прямое лазерное выращивание находит широкое применение в наукоемких отраслях промышленности благодаря возможности создания сложнопрофильных изделий, изготовление которых невозможно традиционными методами производства. Однако производственный процесс осложнен формированием остаточных напряжений и деформаций в изделии негативно влияющих на его качество. Поле распределения напряжений и деформаций в изделии связано с его геометрией. В данной статье представлены основные способы решения данной проблемы, описаны типовые для ПЛВ виды деформаций и методы их компенсации. Представлены результаты компенсации деформаций на примере четырех изделий различной формы, из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т и жаропрочного сплава ВЖ159.

Additive technologiesDirect laser deposition (DLD)Residual stresses and deformationsTurbinesDeformations compensationАддитивные технологиипрямое лазерное выращиваниеостаточные напряжения и деформациигазотурбинная установкакомпенсация деформацийThe reported study was funded by RFBR, according to the research project No 20-38-90206.Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-38-90206.Liu S., Shin Y. C. Additive manufacturing of Ti6Al4V alloy: A review. Materials & Design. 2019; 164: 107552.Blakey-Milner B., Gradl P., Snedden G., Brooks M. et al. Metal additive manufacturing in aerospace: A review. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110008.Li C., Liu Z., Fang X., Guo Y. Residual Stress in Metal Additive Manufacturing. Procedia CIRP 2018; 71:348–353.Bastola N.; Jahan M. P.; Rangasamy N.; Rakurty C. S. A Review of the Residual Stress Generation in Metal Additive Manufacturing: Analysis of Cause, Measurement, Effects, and Prevention. Micromachines. 2023; 14: 1480. https://doi.org/10.3390/mi14071480.Gatovskij K. M., Karhin V. A. Teoriya svarochnyh deformacij i napryazhenij. Izd. LKI: 1981; 12–13. Гатовский К. М., Кархин В. А. Теория сварочных деформаций и напряжений. Изд. ЛКИ: 1981; 12–13.Kovchik A., Babkin K., Vildanov A. Research of deformation compensation method in laser metal deposition process of 12Х18Н10Тstainless steel product. J. Phys.: Conf. Ser. 2077 012010Babkin K. D., Zemlyakov E. V., Ivanov S. Yu. Distortion prediction and compensation in direct laser deposition of large axisymmetric Ti-6Al-4V part. Procedia CIRP. 2020; 94:357–361.Vastola G., Sin W. J., C.-N. Sun N. Design guidelines for suppressing distortion and buckling in metallic thin-wall structures built by powder-bed fusion additive manufacturing. Sridhar. Materials & Design. 2022; 215.Zemlyakov E. V., Alymov N. R., Vildanov A. M., Babkin K. D., Ivanov S. Yu., Kislov N. G., Tarasov D. S., Myatlev A. S., Ivanovsky A. A. Application of Laser and Additive Technologies in the Manufacturing of Advanced Industrial Gas Turbine Units. Photonics Russia. 2022;16(6):436–452. DOI: 10.22184/1993-7296.FRos.2022.16.6.436.452.Deng D., Murakawa H. Numerical simulation of temperature field and residual stress in multi-pass welds in stainless steel pipe and comparison with experimental measurements. Computational Materials Science. 2006; 37:269–277.