Исследование влияния технологических условий процесса прямого лазерного выращивания на механические свойства Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

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