CAD/CAM/CAE Observer 5(145)/2021

их числе – инструментальные, нержавеющие, жаро­ упорные сплавы, алюминиевые и титановые спла - вы, медицинские кобальт-хром и титан. Поскольку металлов очень много, и каждый из них обладает определенными свойствами, материал в каждом случае подбирают исходя из технологи - ческих задач. К примеру, если в технологичес­ кой цепочке необходимо задействовать титановый сплав, то технолог сможет выбрать один из множе - ства титановых сплавов – с теми свойствами, кото - рые нужны для производства конкретного изделия (рис. 5). Как производятся металлические порошки? Существует несколько технологий изготовле - ния сферического порошка. Основным способом является атомизация, а именно: • ультразвуковой ударно-кинетический метод макрокапельной атомизации и микрокапельной диспергации металлов; • ультразвуковой капельно-волновой метод ультра­ звуковой атомизации металлов. Процесс происходит в атомайзере, где металл распыляется в специальной камере. Какая дисперсность у металлов для 3D -печати? У каждого металла своя дисперсность. При 3D -печати используются порошки дисперсностью от 4 до 80 микрон. Например, в Европе порошки меньше 8 микрон запрещены, так как они слишком взрывоопасные. Прочностные характеристики изделий зависят от самих изделий, точнее от их геометрии, от по - ставленных задач, нагрузки, условий применения (морская среда, космос и т.д.). SLM -печать дает возможность добиться проч - ностных показателей, сопоставимых с традицион - ными технологиями. Однако примерно в половине случаев изделие, отлитое из металла или же от - фрезерованное из идеального блока материала, бу - дет прочнее в сравнении с результатом 3D -печати. Причина заключается в пористости, которую вы - зывают аддитивные технологии. Но при этом на - печатанные объекты становятся более упругими и выдерживают более высокие нагрузки, особен - но если мы говорим о таких материалах, как титан, сталь и даже различные сплавы алюми - ния. Алюминий – достаточно мягкий металл, пористость добавляет ему упругости. Сравнивалась ли прочность изделий, полученных с помощью 3D -печати и классических технологий?

и получить предварительные данные по изделию. После этого можно задуматься о возможности его изготовления и тестирования в лаборатории. Такой подход поможет оптимизировать производство и не будет слишком затратным. Надо отметить, что есть такие технологии, как горячее изостатическое прессование (ГИП), кото - рые позволяют вывести механические свойств из - делий на уровень, обеспечиваемый классическими технологиями. На титановых сплавах фактически можно получить 80 ÷ 90% от прочности даже не литых, а кованых изделий! За счет ГИП удается устранить внутренние дефекты, возникающие из- за неоднородности гранулометрического состава порошка, и достичь практически стопроцентной плотности. Часто задают вопрос, может ли 3D -печать обес - печить более высокую прочность, чем классические технологии. В некоторых случаях – да. Скажем, за счет поверхностного легирования порошков можно получить структуры, действительно обладающие повышенными механическими свойствами. Это мо - гут быть, к примеру, суперинварные сплавы (фер - ромагнитный сплав железа с никелем и кобальтом, отличающийся необыкновенно малым и стабиль - ным значением температурного коэффициента ли - нейного расширения в интервале температур от -60 ° С до +60 ° С). То есть, существуют технологии, Рис. 6. Проект Самарского университета: сопловый аппарат второй ступени газотурбинного двигателя

Табл. 1. Характеристики соплового аппарата ГТД из порошка Inconel 738

Предел прочности, MPa

Предел текучести, MPa

Отн. удлинение, %

Характеристики соплового аппарата газо - турбинного двигателя (ГТД), спроектирован - ного в Самарском университете и изготовлен - ного из порошка сплава Inconel 738 (рис. 6), приведены в табл. 1. Чтобы обрести уверенность, необходимо построить 3D -модель конкретного изделия, прочитать всё в комплексе, провести анализ

Образец

Исходный

1030

600

3.7

После термообработки

1430

820

8.5

58

CAD/CAM/CAE Observer #5 (145) / 2021

Made with FlippingBook Publishing Software