CC BY
30• Сокращение технологического маршрута до 30% при малой и средней серии
• Сокращение технологического брака
• Повышение гибкости производства
• Возможность получения новых конструкций внутренней
системы
охлаждения
В ходе исследования были напечатаны образцы на основе тестового материала (керамическая паста на основе порошка форфора и фоточувствительного полимера, содержание твёрдой фракции - 50%). Размеры рабочей платформы 30-принтера позволяют одновременно печатать до 18 стержней. Для дальнейшего исследования необходимо провести следующий объём работ:
1. Разработать рабочую пасту на основе смеси для НИР (АЮ + SiO, + TÍO, + АСД).
2. Изготовить партию образцов с заданными физико-механическими свойствами.
3. Протестировать образцы в литейном производстве в рамках НИР.
4. Подготовить технико-экономическое обоснование внедрения метода 30-печати.
Таким образом, на основании полученных результатов можно сделать вывод, что производство керамического стержня по технологии 30-печати приведет к высокой эффективности процесса литья и снижению трудозатрат по сравнению с объёмным прессованием.
1. Park H.-Y., Kim E.-H., Cho G.-H., Jung Y.-G., Zhang J. Process Development of Fabricating Ceramic Core using 3D Printing Technique. Materials Chemistry and Physics. 2019.
2. Беляков А.В., Разумнова И.В., Демонис И.М., Фоломейкин Ю.И. Легкоудаляемые керамические стержни для литья лопаток ГТД по выплавляемым моделям. Журнал Стекло и керамика. 2012. 4. 26-31.
3. Pradyumna R., Kumar A., Satyanarayana A., Baig M. A. H. Technology of ceramic cores - process, tooling, inspection and applications. Society of Aerospace Manufacturing Engineers. 2015.
4. Питерсков П. Сравнение традиционной технологии изготовления охлаждающих стержней лопаток газотурбинного двигателя и метода 3-D печати керамикой. Молодежь. Техника. Космос: труды XI Общероссийской молодежной научно-технической конференции. 2019. 1. 195-198.
ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ АЛЮМОМАТРИЧНЫХ КОМПОЗИТОВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ДЬ7М-М0-СД(М!) ДЛЯ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Шуркин П.К., Акопян Т.К., Летягин Н.В.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия pa.shurkin@yandex.ru, п.v.letyagin@gmail.com
Система легирования Д1-2п-Мд является основой для алюминиевых сплавов, удельная прочность которых способна конкурировать с показателями многих сталей и сплавов на основе титана. Такие сплавы склонны к образованию горячих трещин, из чего следует невозможность их сварки плавлением [1].
Аналогично сварке в технологии селективного лазерного плавления свойственны высокие скорости охлаждения, которые сопровождаются появлением температурных напряжений [2]. Эксперименты, посвященные синтезу высокопрочного сплава 7075 сводились к получению низкой пористости при неизбежном наличии трещин [3, 4]. В работах [5, 6] представлены результаты повышения технологичности способом добавки более 4%Б1. Этот элемент является примесью в сплавах системы Д1-2п-Мд из-за формирования хрупкой фазы МдБ1, появление которой, как показано в работе [5], неизбежно в том числе после лазерного синтеза.
Однако концепция введения эвтектикообразующего элемента представляет интерес, так как формирующаяся в результате быстрого охлаждения структура представляет композит, где включения эвтектической фазы армируют твердый раствор (Д1). В работах [7, 8] представлены исследования, посвященные получению композитных алюминиевых сплавов на основе эвтектики, содержащей алюминиды никеля и кальция. Показана их эффективность при улучшении литейных свойств, а также формирование дисперсной эвтектики в отливке. Введение этих элементов может быть эффективно при создании материалов на основе матрицы Д1-2п-Мд, предназначенных для аддитивного производства.
Рисунок 1 - Зависимость объемной доли фаз AI Са и AI Ni зависимости от содержания кальция (а) и никеля (б) и литая структура сплавов после кристаллизации со скоростью более 1000 К/с
Было рассмотрено четыре сплава на основе систем Al-Zn-Mg-Ca и Al-Zn-Mg-Ni. Содержание кальция и никеля соответствовало эвтектическим (4 мае. %) и заэвтектическим концентрациям (7 мае. %). Как видно из Рисунка 1 расчетная объемная доля интерметаллидных фаз AICa и AI Ni в этих сплавах растет с увеличением концентраций никеля и кальция. При этом кальций позволяет получить примерно в два раза большее количество алюминидов, что подтверждает целесообразность его рассмотрения для разработки композитов. Введение обоих элементов позволило повысить трещиностойкость высокопрочного сплава. Установлена возможность получения квазиэвтектической ультрадисперсной композитной структуры в заэвтектических сплавах при условии достижения скоростей охлаждения выше 10ОО К/с, что соответствует условиям лазерного синтеза. По результатам работ способом стружкования и измельчения в шаровой мельнице была получена партия порошкового материала для пробного сканирования способом «single track«, что позволит оценить структурные изменения и технологичность новых композитов в процессе селективного лазерного плавления. Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 19-79-30025.
1. Hatch J.E. Aluminum: Properties and Physical Metallurgy. Ohio: American Society for Metals. 1984. 424.
2. Ming Т., Chris P.P., Sneha N., Jack L.B. Rapid Solidification: Selective Laser Melting ofAISHOMg. JOM. 2016. 68(3). 960-966.
3. Wang, P., Li, H.C., Prashanth, K.G., Eckert, J., Scudino S. Selective laser melting of Al-Zn-Mg-Cu: Heat treatment, microstructure and mechanical properties. J. Alloys Compd. 2016. 1-4.
4. Kaufmann N., Imran M., Wischeropp Т. M., Emmelmann C., Siddique S., Walther F. Influence of Process Parameters on the Quality of Aluminium Alloy EN AW 7075 Using Selective Laser Melting (SLM). Physics Procedia. 83. 918-926.
5. Maria L., Sistiaga M., Mertens R., Vrancken В., Wang X., Van Hooreweder В., Kruth J.-P., Van Humbeeck J. Changing the alloy composition of AI7075 for better processability by selective laser melting. Journal of Materials Processing Technology. 2016. 238. 437-445.
6. Casati R., Coduri M., Riccio M., Rizzi A., Vedani M. Development of a high strength Al-Zn-Si-Mg-Cu alloy for selective laser melting. Journal of Alloys and Compounds. 2019. 801. 243-253.
7. Akopyan Т.К., Belov N.A., Naumova E.A., Letyagin N.V. New in-situ AI matrix composites based on Al-Ni-La eutectic. Materials Letters. 2019. 245. 110-113.
8. Акопян Т.К., Летягин H.B., Самошина M.E. Алюмоматричный естественный композиционный материал на основе системы Al-Ca-Ni-La-Fe. Izvestiya vuzov. Tsvetnaya metallurgiya. 2019. 4. 57-69.
