ОБЗОР ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРОИЗВОДСТВО ДЛЯ 3-Д ПЕЧАТИ Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

Секция

«ДВИГАТЕЛИ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ И КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ»

УДК 621.762.222

ОБЗОР ПОРОШКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРОИЗВОДСТВО ДЛЯ 3-Д ПЕЧАТИ

*

В. В. Алексеенко , Г. А. Кирюшкин, Н. С. Жуков, В. И. Шестерня, Д. А. Анашкин Научный руководитель - М. И. Толстопятов

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

*E-mail: mila.khitro@mail.ru

Рассмотрены особенности металлических порошков для аддитивных технологий и их производство.

Ключевые слова: Аддитивные технологии, металлические порошки, порошковая металлургия.

OVERVIEW OF POWDER MATERIALS AND THEIR PRODUCTION FOR 3D

PRINTING

V. V. Alekseyenko*, G. A. Kiryushkin, N. S. Zhukov, V. I. Shesternya, D. A. Anashkin

Scientific supervisor - M. I. Tolstopyatov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation

*E-mail: mila.khitro@mail.ru

Considered the features of metal powders for additive technologies and their production.

Key words: Additive technologies, metal powders, powder metallurgy.

Начальным материалом для промышленной 3D-печати служат композиции всевозможных мелкодисперсных металлических порошков на базе титана, алюминия, никеля, кобальта и прочих металлов.

Качество получаемых деталей, в первую очередь, зависит от свойств используемого порошкового материала. Следовательно изготовление порошков является первостепенной задачей для аддитивных технологий.

Производство изделия методом аддитивных лазерных технологий является лишь одним из рубежей трудоемкого процесса. На первом шаге нужно подготовить сплав, химический состав которого зависит от требований к конечному изделию. После этого из полученного сплава изготавливается металлический порошок, который далее необходимо просеять сквозь сита для отбора подходящей фракции (как правило, от 5 до 60 мкм) и просушить его. Финальным этапом будет сам процесс спекания и получение таким путем индивидуального продукта или группы изделий. Затем при надобности готовое изделие подвергается механической обработке и вводится в эксплуатацию, а после истечения срока полезного использования утилизируется [2].

Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1

Металлические порошки представляют собой сыпучие материалы с размером частиц до 100 мкм. К металлическому порошку для аддитивных лазерных технологий предъявляют специальные требования, одним из которых является сферическая форма частиц, которая позволяет плотно уложить порошок в заданном объеме и упростить работу лазера по спеканию порошка [3].

Метод получения мелких и средних по габариту металлических порошков сферической формы при помощи диспергирования расплавов называют атомизацией. Этот процесс проистекает в особых установках - атомайзерах. Главными разновидностями представляются газовая, вакуумная и центробежная атомизации [4].

Для альтернативы вышеперечисленным способам была изобретена технология обрабатывания порошков плазмой. Данный метод является более действенным для получения сферических металлических порошков, которые можно использовать для аддитивных лазерных технологий.

Быстрые темпы внедрения научно-технических процессов на основе 3Б-печати в промышленности обернулись формированием основательного пробела в области стандартизации соответствующих материалов, процессов, методов испытаний и проектирования. Испытания материалов, используемых для 3Б-печати с использованием металлических порошков, включают оценку как сырья, так и готовых изделий.

Порошковые материалы, из-за сильно высокого взаимоотношения площади поверхности к объему, зачастую проявляют уникальные свойства, которые воздействуют на внутричастичные силы при работе с нерасфасованными порошками. Это приводит к таким эффектам, как высокое поглощение влаги, электростатические эффекты, неустойчивый расход и эффекты уплотнения. Одним из следствий особенности порошков как сырья для 3Б-печати является то, что нерасфасованные партии могут характеризоваться внушительной степенью неоднородности, проявляющимся во время изготовления и / или дальнейших операций обработки.

Методы химического анализа металлов, используемых в качестве сырья при 3Б-печати, по большей части аналогичны с теми, которые используются в обычном индустриальном производстве. проверяют порошки в соответствии с предъявляемыми требованиями.

Несколько имеющихся стандартов, создававшихся для нужд порошковой металлургии, уже используются для определения данных порошков при 3Б-печати. Тем не менее, эти инструменты зачастую оказывается недостаточными или неприменимыми при решении подобных задач. Очевидно, что имеется большое количество очевидных недостатков в области стандартизации, исключение которых происходит очень медленно [1-3].

Библиографические ссылки

1. Библия 3Б-печати: базовые принципы технологии SLS [Электронный ресурс]. URL: https://3dtoday.ru/blogs/news3dtoday/bibliya-3d-pechati-bazovye-printsipy-tekhnologii-sls (дата обращения 05.04.2022).

2. Электронно-лучевая плавка (EBM) [Электронный ресурс]. URL: https://3dtoday.ru/wiki/EBM_print (дата обращения 06.04.2022).

3. Переход к проволочным технологиям - тренд или необходимость? [Электронный ресурс]. URL: https://3dtoday.ru/blogs/ddmlab/perekhod-k-provolochnym-tekhnologiyam-trend-ili-neobkhodimost (дата обращения 06.04.2022).

4. Дудихин, Д.В., Сапрыкин, А.А. Способы получения сферических порошков для аддитивных лазерных технологий [Текст] / Дудихин Д.В. Сапрыкин А.А. // Master's journal. -2016. - № 1. - С. 51-55.

© Алексеенко В. В., Кирюшкин Г. А., Жуков Н. С., Шестерня В. И., Анашкин Д. А., 2022