ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ПРОЦЕССА ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Татару А.С., Петровский П.В., Куминова Я.В.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия
tataru as@list.ru
В рамках постановления Правительства Российской Федерации №218 от 09.04.2010 в настоящее время на ПАО «ОДК-УМПО» с участием НИТУ «МИСиС» и СПбГМТУ реализуется высокотехнологичное производство крупногабаритных титановых заготовок из высокопрочных и жаростойких сплавов для перспективных двигателей авиационно-космической, наземной и морской техники, на основе технологий прямого лазерного выращивания и послойного лазерного синтеза.
В настоящей работе, представлены результаты проведенных в НИТУ «МИСиС» исследований, влияния технологических условий прямого лазерного выращивания (ПЛВ) и последующей термообработки (ТО) на механические свойства титанового (Ti) сплава Ti6-Al4-V (Вт6) для определения оптимальных режимов ПЛВ.
Из результатов проведенных исследований влияния режимных параметров ПЛВ (мощность лазера, скорость выращивания) и размера фракции порошка на механические свойства образцов в исходном состоянии, после двухстадийной ТО, либо после ГИПа следует, что с размером фракции пороНОшка 45-90 мкм потребуется дополнительная операция ГИП для обеспечения заданных механических свойств согласно ГОСТ 26492-85[1]. Однако с размером фракции 106-180 мкм достаточным оказалось обеспечение двухстадийной ТО (закалка + отпуск) после ПЛВ, с точки зрения предъявляемых в ГОСТ 26492-85 требований [2].
В ходе исследования влияния состава рабочей атмосферы и содержания газов (O, N, H) в образцах с размером фракции 45-90 мкм (после 2-х стадийной ТО) на механические свойства выявлено, что с увеличением содержания О в рабочей камере УПЛВ (с 0,05-0,1 до 1,55%) снижается содержание N в наплавленном материале более, чем в 4 раза с 0,1 до 0,023 % соответственно (верхний предел допуска равен 0,05%, согласно ГОСТ 19807-91 [3]), при этом увеличиваются пластические и снижаются прочностные свойства. Требованиям ГОСТ 26492-85 отвечают образцы, полученные с минимальным содержанием N (0,023 %) в наплавленном материале. Анализ содержания газов (O_, N, H) в Ti образцах с разным размером фракции порошка и содержанием O в рабочей камере УПЛВ, равной 0,05-0,1%, выявил более чем шестикратное снижение содержания N (0,016%) в образцах с размером фракции 106-180 мкм по сравнению с размером фракции 45-90 мкм [4].
В качестве заключения следует отметить, что при мощности лазера 2200 Вт, скорости выращивания 40 мм/с и размере фракции 45-90 мкм содержание O в рабочей камере УПЛВ должно быть свыше 0,55%. При более низком содержании O в рабочей камере УПЛВ потребуется операция ГИП, либо смена фракции порошка на более крупную 106-180 мкм. С технологической точки зрения операция двух стадийной ТО является более подходящей, так как разрабатываемый комплексный технологический процесс предусматривает изготовление точных титановых заготовок с размером до 2.1 м, а объем камеры газостата, входящего в состав «ОДК-УМПО» не подходит под размеры заготовок свыше 0,4 м.
1. ГОСТ 26492-85. Прутки катаные из титана и титановых сплавов. Технические условия (с Изменениями N 1, 2).
2. Turichin G.A., Klimova-Korsmik O.G., Gushchina M.O., Shalnova S.A., Korsmik R.S., Cheverikin V.V., Tataru A.S. Features of structure formation in alfa+betta titanium alloys. 10th CIRP Conference on Photonic Technologies. 2018. 74. 188-191.
3. ГОСТ 19807-91. Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки (с Изменением N 1).
4. Gushchina M.O., Klimova-Korsmik O.G., Vildanov A.M., Shalnova S.A., Tataru A.S., Norman E.A. Influence of the protective atmosphere on the structure and properties parts from titanium alloy Ti-6Al-4V produced by direct laser deposition. Journal of Physics: Conf. Series. 2018. 1109. 012060.
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ТОНКОСТЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ МЕТОДОМ КЛП
Холопов А.А., Мельникова М.А., Мианджи З.
Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана (НИУ), Москва, Россия
holopiy@yandex.ru, maria.a.bogdanova@yandex.ru
Коаксиальное лазерное плавление (КЛП) - вид аддитивных технологий, который является одним из наиболее актуальных направлений выращивания. В отличие от селективного лазерного плавления за счёт прямой подачи порошка в зону обработки технология КЛП имеет значительно более высокую производительность процесса [1].
При изготовлении тонкостенных изделий методом КЛП можно выделить две проблемы, которые необходимо решить для достижения необходимого качества поверхности. К ним относятся отклонение от