Можливості виготовлення деталей авіаційного призначення методом sls

Воденнікова Оксана
(Запоріжжя, Україна)
ТЕХНІЧНІ НАУКИ
(Металургія)
МОЖЛИВОСТІ ВИГОТОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ АВІАЦІЙНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ МЕТОДОМ SLS
На сьогодні впровадження адитивних технологій дає змогу зменшити масу виробів, спростити їх конструкцію, знизити витрати часу та коштів на розробку, виготовлення та їх експлуатацію [1]. Адитивна технологія найчастіше може бути реалізована на трьох етапах виробництва – моделей, прототипів та деталей, які відповідають всім вимогам конструкторської документації для складних технічних систем на повний ресурс експлуатації [2]. Для потреб авіаційно-космічної промисловості за допомогою технології селективного лазерного спікання (SLS) створюють точні металеві вироби для роботи в складі вузлів та агрегатів відповідального призначення [3].
Так для виготовлення камер згоряння, лопаток турбін, ракетних двигунів та ядерних реакторів широко застосування знайшов жароміцний нікелевий сплав Inconel 718, який володіє високою стійкістю до повзучості, високотемпературною міцністю, хорошою стійкістю до високотемпературної корозії та хорошою зварюваністю [4, 5].
Дослідження технології отримання сплаву Inconel 718 проводили в умовах АТ «Мотор Січ» методом SLS на 3D-принтерi EOS M400, який володіє точністю друку 100 мкм та областю друку 400х 400х 400 мм. Зразки піддавалися операції гарячого ізостатичного пресування з наступною термообробкою, у відповідності до вимог технічних умов на авіаційно-космічні матеріали ASM 5662M. У якості вихідних порошкових матеріалів використовували порошки фірми «LPW» (Великобританія).
Можливості виготовлення деталей авіаційного призначення методом SLS випробували на прикладі отримання зі сплаву Inconel 718 завихрителю для потреб камери згорання двигуна літаку. Ґрунтуючись на попередньо розроблений ескіз деталі (рис. 1), за допомогою програми Unigraphics NS 7.5, було побудовано 3D-модель завихрителю в напрямках Х, У та Z (рис. 2). У якості вихідних даних для побудови 3D-моделі використовували значення геометричних розмірів серійної деталі, температурний режим роботи вузла, жаростійкість, жароміцність, теплопровідність сплаву та інше.
   
Рис. 1. Ескіз завихрителю для потреб камери згорання двигуна літаку

Рис. 2. 3D-модель завихрителю для потреб камери згорання двигуна літаку

Встановлено, що процес 3D-друку деталей авіаційного призначення характеризуються меншими числом технологічних операцій (зменшуються витрати на оснащення і додаткову механічну обробку) та спрощується прототипування виробів. Вирощений за допомогою 3D-друку завихритель для потреб камери згорання двигуна літаку (рис. 3) володіє на 15-20% меншою масою в порівнянні з його металевим аналогом.

Рис. 3. Завихритель для потреб камери згорання двигуна літаку, вирощений за допомогою технології SLS зі сплаву Inconel 718

Література:
1. Магеррамова Л. А. Перспективы применения аддитивных технологий для создания деталей и узлов авиационных газотурбинных двигателей и прямоточных воздушно-реактивных двигателей/ Магеррамова Л.А., Ножницкий Ю.А., Волков С.А. [и др.]// Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. – 2019. –Т 18. – №3. – С. 81–98.
2. Каблов Е. Н. Аддитивные технологии – доминанта национальной технологической инициативы/ Е. Н. Каблов// Интеллект и технологии. –2015. – №2 (11). – С. 52–55.
3. Аджамский С. В. Использование SLM-технологии в деталях и узлах авиационно-космического назначения/ С.В. Аджамский, А.А. Кононенко, Р.В. Подольский //Молоді вчені 2020 – від теорії до практики: збірник матеріалів XІ Всеукраїнської конференції молодих вчених. Секція 1 «Металургія, машинобудування, металообробка» (12 березня 2020 р., Дніпро). Дніпро: НМетАУ, ІнІФН. – 2020. – С. 6–8.
4. Yuan H. Effect of the δ phase on the hot deformation behavior of Inconel 718/ H. Yuan, W. C. Liu// Mater. Sci. Eng.: A. – 2005. – Vol. 408. – No. 1–2. – Р. 281–289.
5. Розенберг В.М. Основы жаропрочности металлических материалов: монография/ В. М. Розенберг. – М.: Металлургия, 1973. – 324 с.