CC BY
31точность синтезируемой геометрии, и качество поверхности позволит оптимизировать процесс СЛП для выращивания конкретных деталей из меди и медных сплавов [9-12]. Исследования проведены в несколько этапов:
1. Оптимизация режимов выращивания для получения стабильного формирования единичных дорожек.
2. Оптимизация режимов для формирования плотной структуры с минимальной пористостью.
3. Механические испытания, исследование влияния традиционных методов термической обработки на механические свойства выращенных образцов.
4. Обобщение данных для выращивания качественных изделий из медных сплавов.
В результате выполненной работы получены зависимости качественных параметров (пористость, прочностные характеристики) образцов от режима выращивания. Показан принципиальный подход к выращиванию изделий из медных сплавов методом селективного лазерного плавления.
1. Ikeshoji T.-T., Nakamura K., Yonehara M., Imai K., Kyogoku H. Selective laser melting of pure copper. The Minerals, Metals and Materials Society. 2017.
2. Manriquez-Frayre J.A., Bourel D.L. Selective laser sintering of Cu-Pb/Sn solder powders. Solid Freeform Fabrication Symposium. 1991. 236-244.
3. Badrinarayan B., Barlow J.W. Selective Laser Sintering of a Copper-PMMA System. Solid Freeform Fabrication Symposium. 1991. 245-250.
4. Zong G. et al. Direct Selective Laser Sintering of High Temperature Materials. Journal of Engineering Science and Technology. 2015. 10. 4. 509-525.
5. Zhu H.H., Lu L., Fuh J.Y.H. Development and characterization of direct laser sintering of Cu-based metal powder. Journal of Materials Processing Technology. 2003. 140. 314-317.
6. Bourell D.L., Marcus H.L., Weiss W.L. Selective laser sintering of parts by compound formation of precursor powders. 1992.
7. Kruth J.P. et al. Binding mechanisms in selective laser sintering and selective laser melting. Rapid Prototyping Journal. 2005. 11 (1). 26-36.
8. Zhang D.Q., Liu Z.H., Chua C.K. Invistigation on forming process of copper alloys via Selective Laser Melting. High Value Manufacturing: Advanced Research in Virtual and Rapid Prototyping. 2013. 285-289.
9. Meiners W. Fabrication Selective Laser Melting - Additive Manufacturing for series production of the future. Proceedings of INTERMAT Conference. 2011. Materials Science Forum. 843. 287.
10. Mao Z., Zhang D.Z., Wei P., Zhang K. Manufacturing Feasibility and Forming Properties of Cu-4Sn in Selective Laser Melting. Materials. 2017. 10. 333.
11. Lykov P.A., Safonov E.V., Akhmedianov A. Selective laser melting copper. Materials Science Forum. 2017. 843. 284-288.
12. Григорьянц А.Г., Колчанов Д.С., Дренин А.А. Установка для селективного лазерного плавления металлических порошков. Аддитивные технологии: настоящее и будущее. Материалы IV Международной конференции. ФГУП «Всероссийский научно исследовательский институт авиационных материалов». 2018. 221-234.
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ БИМЕТАЛЛОВ МЕТОДОМ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО
ВЫРАЩИВАНИЯ
Мельникова М.А., Холопов А.А., Трушников А.Н.
Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана (НИУ), Москва, Россия
maria.a.boadanova@yandex.ru, holopiy@yandex.ru
Аддитивные технологии - это современные процессы создания деталей со сложной конструкцией, которые невозможно или экономически нецелесообразно изготавливать традиционными методами. Одной из таких технологий является прямое коаксиальное лазерное выращивание, которое отличается высокой производительностью [1]. Другое преимущество такой технологии состоит в возможности выращивания деталей из градиентных композиционных материалов, а также биметаллических изделий.
Перспективным направлением исследования в области применения данной технологии является создание биметаллических конструкций, состоящих из бронзы и нержавеющей стали. Из этих биметаллов изготовляют детали рубильников, шины, теплообменные материалы и другие изделия. При формировании подобных компонентов достаточно трудно получить необходимую прочность соединения зоны медь - сталь [2]. Существует ряд трудностей, с которыми приходится сталкиваться при выращивании медно-стальных деталей, которые связаны с ограниченной растворимостью меди в железе, а также с существенной разницей температур плавления. Кроме того, комплекс оптических, теплофизических и химических свойств порошков из медных сплавов весьма усложняет технологию [3,4].
В работе проведено исследование особенностей формирования стенок из нержавеющей стали. Выявлены особенности формирования валиков, установлены оптимальные параметры для обработки. Установлено, что при выращивании стенок наблюдается незначительное изменение геометрии, которое требует коррекции либо путём программного изменения параметров в ходе выращивания, либо последующей постобработки.
Проведено исследование по выявлению особенностей выращивания медных материалов. Установлено, что медные сплавы склонны к трещино- и порообразованию из-за особенностей и свойств материала. Высокая окисляемость меди в процессе наплавки усложняет нанесение последующих слоев из-за низкой смачиваемости поверхности [5]. Решение подобных проблем заключается во внедрении специальной системы защиты - применении газовой атмосферы, а также, в оптимизации состава медного сплава путём внедрения легирующих элементов - раскислителей.
Рисунок 1 - Результат эксперимента по выращиванию биметаллов.
Проведены предварительные эксперименты по оценке возможности сплавления медных слоев и нержавеющей стали. Установлена взаимосвязь относительного содержания железа и меди в переходных слоях, при которых снижается склонность к дефектообразованию при лазерном выращивании.
1. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И., Третьяков Р.С. Лазерные аддитивные технологии в машиностроении. Учебное пособие. 2018. 280.
2. Papillon A., Missiaen J.-M., Chaixa J.-M., Roure S., Schellekens H. Sintering mechanisms of Cu-Cr metallic composites. Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2017. 65. 9-13.
3. Asano K., Tsukamoto M., Sechi Y., Sat Y., Masuno S.-l., Higashino R., Нага Т., Sengoku Т., Yoshida M. Laser metal deposition of pure copper on stainless steel with blue and IR diode lasers. Optics and Laser Technology. 2018. 291-296.
4. Sciammarella F.M., Gonser M., Styrcula M. Laser Additive Manufacturing of Pure Copper. Conference Paper. 2013.
5. Noecker R. Cracking Susceptibility of Steel Copper Alloy. Advanced Material and Processes. 2003.
ПОДХОДЫ К СЕГМЕНТАЦИИ РЫНКА ОБОРУДОВНИЯ ДЛЯ АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Малинин В.Л., Моршнев A.B., Старожук Е.А.
Московский Государственный Технический Университет имени Н. Э. Баумана (НИУ), Москва, Россия mvl@bmstu.ru, almorshnev@yandex.ru, ibm4@bmstu.ru
Современное машиностроительное производство переживает революцию, вызванную переходом к цифровому производству. Это приводит к минимизации человеческого труда непосредственно в сфере производства, но увеличивает требования к подготовке конструкторской и технологической документации, с одной стороны, и инвестиций в переоснащение производства, с другой. В докладе рассмотрен вопрос новой предлагаемой классификации аддитивного производства не по типу технологий, а по классам получаемых с помощью этих технологий изделий.
В статье, вышедшей в 2017 году в журнале «Современная научная мысль» [1] было отмечено, что имеющиеся классификации аддитивных технологий основаны на технических аспектах используемых технологий, что конечно, важно для разработчиков технологий, но не так важно для пользователей - тех, кто организует производство и относится к аддитивным технологиям (далее AT) не как к объекту изучения и разработки, а как к инструменту решения практических задач. В этой статье была предложена альтернативная классификация AT, основанная на маркетинговом сегменте готовой продукции, которая может быть получена с помощью AT того или иного типа.
Было предложено три сегмента:
1. Аддитивные технологии для моделирования и прототипирования;
2. Аддитивные технологии для создания слабонагруженных вспомогательных конструкций;
3. Аддитивные технологии для создания высоконагруженных и ответственных конструкций.
Авторами указанной статьи предложена новая классификация аддитивных технологий:
Однако за прошедшее время после выхода статьи [1] произошли некоторые изменения в секторе разработки AT. Фактически возник класс гибридных установок, которые сочетают в себе не только AT, но и
