CC BY
165. Schmidt T., Assadi H., Gartner F., Richter H., Stoltenhoff T., Kreye H., Klassen T. From Particle Acceleration to Impact and Bonding in Cold Spraying. Journal of Thermal Spray Technology. 2009. 1. 794-808.
6. Assadi H., Gärtner F., Klassen T., Kreye H. Comment on 'Adiabatic shear instability is not necessary for adhesion in cold spray'. Scripta Materialia. 2019. 162. 512-514.
7. Hassani-Gangaraj M., Veysset D., Champagne, V.K., Nelson K.A., Schuh C.A. Adiabatic shear instability is not necessary for adhesion in cold spray. ActaMaterialia. 2018. 158. 430- 439.
8. Hassani-Gangaraj M., Veysset D., Champagne V.K., Nelson K.A., Schuh C.A. Response to Comment on Adiabatic shear instability is not necessary for adhesion in cold spray. Scripta Materialia. 2019. 162. 515-519.
9. Venkata Naga Vamsi Munagala, Akinyi V., Vo P., Chromik R. R. Influence of Powder Morphology and Microstructure on the Cold Spray and Mechanical Properties of Ti6Al4V Coatings. Journal of Thermal Spray Technology. 2018. 27. 5. 827-842.
10. Tan A. W.-Y., Sun W., Phang Y. P., Dai M., Marinescu I., Zhili ong, Liu E. Effects of Traverse Scanning Speed of Spray Nozzle on the Microstructure and Mechanical Properties of Cold-Sprayed Ti6Al4V Coatings. J Therm Spray Tech. 2017. 26. 1484-1497.
ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ НПК «МЕХАНОБР-ТЕХНИКА» В ОБЛАСТИ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Черкасова М.В., Самуков А.Д., Мезенин А.О.
НПК «Механобр-техника», Санкт-Петербург, Россия cherkasova mv@mtspb.com
С возрастанием спроса на аддитивные технологии растет и потребность в исходном сырье для производства металлических порошков, которые непосредственно используются при 3й-принтинге. Использование отходов после металлообработки деталей авиационной и ракетно-космической техники позволяет вовлечь материал в повторное использование. Преимущество применения таких отходов - это состав исходных сплавов, из которых изготавливают детали, обладающими необходимыми физическими свойствами и соответствующие всем техническим регламентам приоритетных отраслей промышленности. Чаще всего это железные, алюминиевые и титановые сплавы с дорогостоящими легирующими компонентами, такие как хром, вольфрам, ванадий, относящиеся к редким и труднодобываемым металлам и вводимые для улучшения прочностных свойств готовых изделий [1, 2]. Переработка отходов высоколегированных сплавов в высококачественные порошки, минуя пирометаллургический передел, требует значительно меньших ресурсов, генерирует на порядки меньше атмосферных выбросов и токсичных отходов по сравнению с традиционными процессами получения таких порошков из минерального сырья.
В компании «Механобр-техника» ведутся исследования с целью разработки промышленной энергосберегающей технологии вибрационной дезинтеграции стружки высоколегированных сплавов для получения высококачественных тонкодисперсных порошков, отвечающим требованиям к качеству металлических порошковых материалов, применяемых в аддитивных технологиях.
Для проведения исследований была разработана принципиальная технологическая схема измельчения, включающая в себя дробление исходной металлической стружки до крупности менее 5 мм в высокоскоростном ударно-роторном дезинтеграторе с последующей ее механической обработкой в вибрационной конусной инерционной дробилке (КИД) и дальнейшим измельчением в виброизмельчителе до необходимой крупности.
Предварительная оценка влияния ударных воздействий в дробилке вибрационного принципа действия на степень механической обработки стружки в КИД-300 и на основные показатели измельчения в виброизмельчителе показала, что увеличение числа проходов материала через КИД приводит к увеличению производительности виброизмельчителя по классам -0,125 и -0,074 мм, а также к снижению удельных энергозатрат на виброизмельчение [3].
В компании разрабатывают технологии и оборудование на основе комбинированных физических воздействий - вибрационных, магнитных и электрических, позволяющие радикально повысить качество получаемых порошков, а именно: улучшить текучесть за счёт более полного удаления особо мелких фракций, включая субмикронные; удалить неметаллические и ферромагнитные включения, а также частицы несферической формы; классифицировать порошковые материалы по крупности.
В результате проведённых экспериментальных исследований по доводке тонкодисперсного металлического порошка, полученного из быстрорежущей стали фракции 160-200 мкм при удалении неметаллических включений и частиц несферической формы, образующихся в процессе производства, удалось получить кондиционный товарный продукт с выходом 73,2 %, Рисунок 1.
Кондиционный порошок Частицы несферической Неметаллические включения
формы
Рисунок 1 - Результаты разделения тонкодисперсного металлического порошка, полученного из
быстрорежущей стали.
Проведённые исследования на тонкодисперсных кобальтовом и никелевом порошках позволили получить кондиционные товарные продукты с выходом годного 99,2% и 92,0 % соответственно. При визуальном анализе кондиционных товарных продуктов, полученных при разделении, загрязняющих примесей не обнаружено.
Изготовление полиметаллической детали с помощью лазерных аддитивных технологий предполагает наплавление одного вида металла на другой. Это направление становится все востребованным ввиду дороговизны и дефицитности некоторых сплавов и возможности замены оснований более дешевыми материалами. При изготовления таких деталей остается актуальный вопрос, как разделить порошок и в дальнейшем вернуть на повторное потребление.
Были проведены исследования по разделению двухкомпонентной смеси порошков Inconel 718 и БрОЦС5-5-5 (соотношение »50/50 по массе) с помощью электромагнитной сепарации. Полученные результаты свидетельствуют об эффективности разделения до 98 %. Они показали принципиальную возможность получения кондиционных металлических порошков высокой степени очистки, полученные, преимущественно, магнитными и электрическими методами в комбинации с вибрационными эффектами. Необходимо отметить, что все оборудование, используемое для проведения исследований, отличается высокой производительностью, низким энергопотреблением и экологической безопасностью. Все это в совокупности также показывает возможность измельчения металлических отходов металлообработки на примере металлической стружки и последующего получения порошков для аддитивных технологий.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда, проект №17-79-30056.
1. Dietrich S., Wunderer M., Huissel A., Zaeh M. F. A New Approach fora Flexible Powder Production for Additive Manufacturing .16th Machining Innovations Conference for Aerospace Industry. 2016. 89-95.
2. Reijonen J. Unilizing metallic waste streams as raw material for powder-based additive manufacturing. Masters work, Lappeenranta University of Technology. 2016. 131.
3. Cherkasova M. Vibration technologies for producing metal powders. Vibroengineering Procedía. 39th International JVE Conference in St. Petersburg. 2019.
