Разработка оборудования и технологии выращивания изделий из порошков медных сплавов методом селективного лазерного плавления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.07, кандидат наук Дренин Алексей Анатольевич

• Дренин Алексей Анатольевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Дренин Алексей Анатольевич

Введение

Глава 1. Современное состояние аддитивного производства

1.1 Определение аддитивного производства

1.2 Отличительные особенности аддитивного производства

1.3 Металлические технологии АП

1.4 Описание процесса селективного лазерного плавления

1.5 Введение в СЛП меди и медных сплавов

1.6 Краткие сведения о медных сплавах

1.7 Свойства хромовых бронз и технологичность получения литого металла при переплаве порошка БрХ

1.7.1 Свойства хромовых бронз

1.7.2 Технологические особенности формирования структуры металла при переплаве порошков лазерным излучением

Выводы по Главе

Глава 2. Разработка оборудования для осуществления процесса селективного

лазерного плавления металлических порошков

2.1 Разработка конструкции установки СЛП

2.1.1 Источник лазерного излучения

2.1.2 Оптическая система

2.1.3 Кинематическая система

2.1.4 Герметичная камера

2.1.5 Модуль фильтрации

2.1.6 Особенности сканирования лазерным лучом

2.1.7 Корпус

Выводы по Главе

Глава 3. Технологические особенности формирования единичной дорожки в

процессе СЛП

3.1 Анализ порошкового материала

3.2 Исследование формирования единичной дорожки сканирования

3.2.1 Методика эксперимента и используемое оборудование

3.2.2 Полученные результаты эксперимента

3.2.3 Влияние параметров выращивания на стабильность геометрических размеров единичных дорожек из ПР-БрХ

3.2.4 Степень влияния технологических параметров СЛП на пористость единичных дорожек из медного сплава ПР-БрХ

Выводы по Главе

Глава 4. Моделирование технологического процесса СЛП

4.1 Современное состояние вопроса

4.2 Метод моделирования

4.2.1 Генерация случайного порошкового слоя

4.2.2 Моделирование лазерного источника нагрева

4.2.3 Давление паров испаренного металла

4.2.4 Уравнения переноса и сохранения энергии

4.2.5 Конфигурация модели СЛП

4.3 Типичные результаты моделирования

4.4 Проверка модели лазерного плавления

4.5 Влияние испарения на поведение потока в процессе SLM

Выводы по Главе

Глава 5. Разработка технологического процесса изготовления сложнопрофильных деталей из медных сплавов методом селективного лазерного плавления

5.1 Формирование сплошных образцов

5.1.1 Исследование микроструктуры образцов

5.1.2 Результаты механических испытаний

5.2 Разработка технологии выращивания модельной камеры сгорания ЖРД 142 5.2.1 Описание модели

5.2.2 Гидравлические и огневые испытания модельной камеры сгорания

ЖРД

Выводы по Главе

Общие выводы и заключение

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка оборудования и технологии выращивания изделий из порошков медных сплавов методом селективного лазерного плавления»

Введение

Процессы аддитивного производства (АП) создают трехмерные (3D) детали путем постепенного добавления тонких слоев материалов, управляемых цифровой моделью. Эта уникальная особенность позволяет производить сложные или индивидуальные детали непосредственно из файлов систем автоматизированного проектирования (САПР) без необходимости в дорогостоящей оснастке или инструментах, таких как пуансоны, штампы или литейные формы, что существенно сокращает количество этапов обработки, необходимых для создания готового изделия. Сложные детали могут быть изготовлены в один шаг без ограничений обычных методов обработки (т. е. без проблем, возникающих при изготовлении деталей сложной пространственной формы или чрезмерных затрат в традиционном производстве). Кроме того АП позволяет сократить количество деталей в сборочных единицах.

По этим причинам АП в настоящее время всё чаще становится незаменимым при проектировании и производстве высокоэффективных изделий для аэрокосмической, медицинской, энергетической и автомобильной промышленности. В результате коммерческая эксплуатация АП была захвачена промышленниками во многих производственных секторах. Об этом быстром поглощении ежегодно свидетельствует Wohlers Report [1] - ежегодный сборник анализа коммерческой деятельности, связанной с АП. В выпуске за 2020 год сообщалось, что рынок услуг АП в 2019 году вырос на 27,8% по сравнению с 2018 годом и достиг 7,33 миллиарда долларов. Однако это капля в море мирового промышленного рынка, который сегодня оценивается в 12 триллионов долларов. Ограниченное количество систем материалов, используемых в АП сдерживает рост технологий на новых рынках.

В силу своих уникальных особенностей наиболее распространённая и перспективная технология АП, используемая для изготовления металлических деталей - это селективное лазерное плавление (СЛП). Это процесс выборочного плавления металлического порошкового материала лазерным лучом слой за слоем.

Сегодня накопился значительный объем научных и практических работ в области СЛП конструкционных сплавов. В литературе основное внимание уделяется различным типам сталей: нержавеющей стали, инструментальной, а также титановым, никелевым и алюминиевым сплавам. В настоящее время номенклатура коммерчески доступных медных сплавов для СЛП сильно ограничена. Однако в мире существует повышенный интерес к медным сплавам для АП с такими свойствами, которые широко распространённые коммерческие сплавы не обеспечивают.

Медь и сплавы на её основе широко используется в промышленности благодаря её высокой теплопроводности и низкому удельному сопротивлению. Высокая теплопроводность делает этот материал незаменимым в области теплообмена. В ракетостроении до сих пор в конструкции жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) при производстве наиболее нагруженного в тепловом отношении элемента - камеры сгорания, применяются медные сплавы.

В связи с этим особо актуально применение медных сплавов при производстве камер сгорания ЖРД в технологии, которая без особого труда позволяет изготавливать сложнопрофильные изделия, в том числе с внутренними каналами и полостями - в технологии СЛП.

Цель работы: Разработка технологии выращивания модельной камеры сгорания ЖРД методом селективного лазерного плавления порошкового материала БрХ.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Разработка отечественного комплекса для выращивания сложнопрофильных изделий методом селективного лазерного плавления металлических порошков с возможностью использования медных сплавов.

2. Экспериментальное исследование формирования единичной сплавленной дорожки из порошка БрХ

3. Моделирование формирования единичных сплавленных дорожек из порошка БрХ

4. Исследование выращивания сплошных структур из БрХ

5. Механические испытания образцов на прочность

6. Выращивание модельной камеры сгорания методом СЛП на полученных оптимальных режимах

7. Гидравлические и огневые испытания камеры сгорания ЖРД

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. На основе компьютерного моделирования и экспериментальных исследований установлено, что для стабильного формирования сплавленной дорожки из БрХ параметры режима должны быть в диапазоне удельной энергии 135-180 Дж/мм3, при этом коэффициент относительной нестабильности дорожек не превышает 9%.

2. При выращивании изделий из порошка БрХ для достижения минимальной пористости в 2,5% и механических свойств а0,2 в среднем 166,3 МПа, ав - 198 МПа, ар - 42 МПа, у - 8,9 %, 5 - 3,2 %, следует работать в диапазоне удельной энергии 140-160 Дж/мм3 при скорости 650-770 мм/с

3. Установлено, что для выращивания сложных теплообменников, работающих при высоких тепловых нагрузках, следует использовать порошковый материал БрХ с размером частиц в диапазоне 20-50 мкм.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

1. Организован участок АП по производству деталей методом СЛП на ведущем предприятий ОПК. Спроектирована, изготовлена и введена в эксплуатацию отечественная установка для выращивания изделий из металлических порошков СЛП-250

2. Разработана компьютерная модель оценки стабильности формирования и геометрических размеров единичной сплавленной дорожки, учитывающая процесс испарения материала при воздействии лазерным излучением.

3. Разработана технология выращивания монолитной модельной камеры сгорания ЖРД методом СЛП из медного сплава БрХ. Полученная технология может быль использована для выращивания различных изделий сложной формы из медного сплава БрХ.

Методы исследования включали в себя стандартные теоретические и экспериментальные методы. Моделирование единично сплавленных дорожек проводилось с использованием стандартных программных продуктов Flow 3D, Flow 3D DEM, Flow 3D Weld. Все образцы единичных сплавленных дорожек, сплошных образцов и образцов на механические испытания выращены в одинаковых условиях на установке для селективного лазерного плавления СЛП-250 собственной разработки. Исследования микроструктуры проводились с применением оптических микроскопов по стандартным металлографическим методикам. Исследования распределения пор в сплошных образцах проводилось на метрологическом компьютерном томографе GE v|tome|x m300.

Достоверность проведенных в ходе работы исследований обеспечивается использованием современного технологического лазерного оборудования, корректным применением основных положений естественных наук при проведении расчётных исследований, использованием современных стандартных программ и алгоритмов при проведении расчетов и построении моделей, осуществлением измерений на поверенном оборудовании по стандартным методикам, статистической обработкой результатов измерений и соответствие требованиям ГОСТ при проведении испытаний макетных образцов.

Апробация работы:

1. XLII академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королева и других выдающихся отечественных ученых-пионеров освоения космического пространства. (Москва, 2018 г.)

2. V Международная конференция «Аддитивные технологии: настоящее и будущее» (Москва, 2019 г.)

3. Международная школа-конференция «Аддитивные технологии в цифровом производстве: металлы, сплавы, композиты» (Москва, 2019 г.)

4. VI Международная конференция «Аддитивные технологии: настоящее и будущее» (Москва, 2020 г.)

5. Доклады автора на семинарах кафедры лазерные технологии в машиностроении МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, 2019 г., 2020 г.).

Публикации:

Основное содержание и результаты диссертационной работы изложены в семи научных статьях, опубликованных в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, патенте на полезную модель №185513.

Структура и объем работы:

Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и заключения, списка литературы из 112 наименований и Приложения. Работа содержит 179 страниц машинописного текста, в том числе 30 таблицы и 105 рисунков.

В ведении обоснована актуальность диссертационной работы, обозначена цель работы, указаны основные задачи, научная новизна, практическая ценность работы, дано обоснование достоверности полученных данных, информация о структуре, объеме и апробации работы.

Глава 1 посвящена анализу аддитивного производства: его ключевых особенностей, преимуществам и недостаткам по сравнению с традиционными методами изготовления изделий, оценена его роль в современной промышленности. Приведен обзор используемых в промышленности медных сплавов.

В Главе 2 приведена информация по организации участка для выращивания изделий методом СЛП. Представлены основные производственные стадии, начиная от входного контроля и подготовки порошкового материала непосредственно к процессу выращивания и заканчивая оценкой качества получаемых изделий. Рассмотрены особенности конструкций современных серийных СЛП установок.

Глава 3 посвящена экспериментальным исследованиям механизма формирования стабильной единичной дорожки. Получены режимы процесса СЛП при которых наблюдалось формирование наиболее стабильной сплавленной

дорожки из порошкового материала БрХ, при этом пористость дорожек не превышала 1%.

В Главе 4 дан обзор математических моделей, описывающих начальный этап процесса выращивания - механизм формирования единичной сплавленной дорожки. Особое внимание уделено поведению потока расплава во время лазерной обработки. Проведено сравнение результатов компьютерного моделирования с результатами полученными экспериментальным путем.

В Главе 5 приведены результаты выращивания кубических образцов, на ранее полученных режимах. Изготовлены микрошлифы для анализа микроструктуры и пористости. Получены результаты испытаний на механическую прочность. Проделанная работа позволила на оптимальном режиме вырастить модельную камеру сгорания ЖРД и провести её гидравлические и огневые испытания.

Глава 1. Современное состояние аддитивного производства 1.1 Определение аддитивного производства

Аддитивное производство относится к группе технологий, которые по трехмерной компьютерной модели формируют готовые изделия слой за слоем. Несмотря на то, что концепции АП сформировались еще в 50-х и 60-х годах прошлого века, первая широко используемая технология - стереолитография, была разработана лишь в 1984 г., американским инженером Чарльзом Халлом, для изготовления полимерных прототипов и упрощения процесса проектирования. Халл описал свою технологию следующим образом: «Система для генерации трехмерных объектов путем создания поперечных сечений объекта, которые будут... автоматически сформированы и объединены вместе для обеспечения ступенчатого ламинарного накопления желаемого объекта» [2]. Основные принципы, заложенные в концепции Халла, присутствуют во всех современных вариациях технологий АП. Детали создаются из 3Э файлов систем автоматизированного проектирования (САПР), которые были «нарезаны» на отдельные сечения-слои (отсюда и термин 3Э печать - синоним АП). Каждый слой последовательно выращивается поверх предыдущего слоя до тех пор, пока деталь не будет готова.

Концепция построения детали послойно полностью противоположна традиционным субтрактивным процессам, которые требуют механической обработки или многоступенчатых процессов формования. Эта концепция формирует принципиально новую методологию проектирования в АП. Поначалу, технология в основном использовалась только для прототипирования и проектирования (отсюда и первоначальное название - быстрое прототипирование). Но по мере развития и совершенствования АП, все больше и больше становилось ясно, что можно совершить коренной сдвиг в производстве, перейти сразу к прямому изготовлению необходимой детали [3]. Различные технологии АП, в их нынешнем виде, основываются на первоначальной цели - служат мощными

инструментами для быстрого прототипирования и упрощения процесса проектирования, с быстро растущим набором приложений для производства готовых деталей. В настоящее время современные технологии АП позволяют производить детали достаточно высокого качества для использования в виде полностью готовой продукции, но дальнейшие исследования в этой области по-прежнему будут направлены на необходимость улучшения качества деталей АП.

АП имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными технологиями производства. Одним из наиболее уникальных и фундаментальных преимуществ является принцип, что повышение сложности детали (в первую очередь в виде более сложной геометрии) не представляет значительных проблем и не влечёт за собой значительного увеличения используемых ресурсов для её изготовления. Система автоматизированного проектирования (САПР) является неотъемлемой частью процесса проектирования в современном производстве. В АП переход от САПР непосредственно к производству, по существу, непрерывный. Таким образом, появляется достаточная большая часть «свободы» для процесса проектирования, которая раньше была ограничена возможностями традиционных технологий (т. е. проблемами, возникающими при изготовлении деталей сложной пространственной формы или чрезмерными затратами в традиционном производстве). Стали возможными разработка и изготовление настолько сложных геометрий, многие из которых невозможно было раньше даже представить. Это в первую очередь дает возможность в кратчайшие сроки создавать индивидуальные детали, легко менять их конструкцию без каких-либо дополнительных затрат и в целом позволяет оптимизировать общий процесс проектирования [3]. Эта «свобода» также является первопричиной низкого уровня отходов материалов и сокращения количества этапов обработки, необходимых для создания готового изделия в АП. Почти во всех технологиях АП излишки материала, которые сразу не были использованы при изготовлении детали, можно использовать повторно. В результате при АП не тратится значительное количество сырья, а следовательно, эти технологии подпадают под категорию безотходных процессов [4]. Все пространственные формы готового изделия формируются за один процесс,

который исключает промежуточные этапы обработки. Чем сложнее деталь, тем более значимыми и значительными могут стать эти преимущества. В результате АП является особенно привлекательным вариантом для применения в биомедицинской и аэрокосмической отраслях, где повышение сложности изделия может оказать значительное влияние на производительность процесса изготовления [5]. Еще одно из преимуществ АП это производство уникальных запасных частей в кратчайшие сроки для единичного оборудования или механизма.

АП непросто конкурировать с традиционными технологиями производства из-за нескольких ключевых недостатков. Одним из таких недостатков является высокая стоимость и низкая производительность при изготовлении большого количества изделий. Хотя при мелкосерийном и серийном характере производства технологии АП позволяют проявлять определенную гибкость, для крупносерийного производства одного и того же изделия этот процесс, как правило, не становится более рентабельным [6]. Другим недостатком АП являются в ряде случаев пониженные механические свойства готовых изделий по сравнению с изделиями, изготовленными по традиционным технологиям. Встречаются такие дефекты, как пористость, высокая шероховатость поверхности, различные вкрапления и загрязнения, которые ухудшают физические свойства материала [3]. Повышение качества готовых изделий и увеличение разнообразия всех видов материалов, применяемых в АП, является одной из основных научных задач в этой области [7].

1.2 Отличительные особенности аддитивного производства

Теперь, когда дано определение аддитивному производству и как его можно использовать, следует выделить те особенности АП, которые делают его уникальным среди производственных процессов. Другими словами, почему необходимо думать иначе, используя АП.

Если оглянуться вокруг и подумать обо всех вещах, которые были сделаны на фабриках, о продуктах от простых до сложных и представить себе, что требуется

с точки зрения инвестиций в инфраструктуру и время, чтобы перейти от сырья к изделию, поступающему в наши руки - для этого стоит дать определение производству как зависимость стоимости от масштаба. Это определение применимо к самым необходимым вещам: пище и воде, к самой сложной электронике и современным системам, таким как автомобили и самолеты, которые содержат тысячи деталей, как механических, так и электрических. Чтобы вывести эти продукты на рынок, не только для улучшения качества нашей жизни, но и для извлечения прибыли, необходимо производить их в больших количествах, что требует значительных инвестиций в инструменты и оборудование, а также инвестиций в проектирование и масштабирование, которые необходимы производителю для выхода на рынок. Поскольку АП не ограничена традиционными методами формования и обработки, оно представляет собой большой потенциал для экономии средств. К примеру, если рассмотреть получение алюминиевых заготовок, то на добычу бокситов и получение алюминия тратится огромное количество энергии и усилий. Затем необходимо придать материалу необходимые свойства и вид для каждого типа изделий: создать сплав, отлить заготовку, свернуть её, потом разрезать на части и куски. Все эти шаги необходимо учитывать и рассматривать при создании жизненного цикла традиционно обработанной детали. Производство с точки зрения аддитивных процессов реально может сократить количество этих шагов. Это и отличает аддитивное производство.

Широко распространено мнение, что АП имеет плоскую кривую затрат на одну деталь по отношению к объему производства. Другими словами, себестоимость производства одной детали одинакова независимо от того, производите ли вы одну, две или несколько. Это не совсем так, но на данный момент развития АП такое приближение допустимо (Рисунок 1.1). В течение многих лет точка равновесия затрат между традиционным маршрутом, таким как изготовление детали механической обработкой или литьем под давлением, и 3D -печатью продвигалась вперед, переходя к более высоким количествам. Это, несомненно, будет продолжаться и дальше.

Механическая обработка

Себестоимость (C/N)

Аддитивное Производство

Объем производства (N)

Рисунок 1.1. Зависимость себестоимости одной детали от объемов

производства

Таким образом, всегда можно сравнить стоимость изготовления одной и той же детали, скажем, с помощью аддитивного производства или механической обработки, но конечно, необходимо также учитывать ту «свободу» проектирования, которую обеспечивает АП. Отличный пример - это кронштейн для авиационного применения, который несколько лет назад был представлен компанией General Eelectric в качестве задачи оптимизации и который получил многочисленные решения (Рисунок 1.2).

О

а)

б)

Рисунок 1.2. Авиационный кронштейн General Electric а - механическое производство; б - конструкция под АП

Задача состояла в том, чтобы спроектировать конструкцию для АП, которая позволит снизить вес и объем материала. На Рисунке 1.2 б показан выигрышный результат среди многих действительно интересных решений.

Таким образом, для такого рода конструкций сложная геометрия не требует дополнительных затрат при АП. Следует остановиться на этом более подробно. Рассмотрим серию деталей на рисунке ниже (Рисунок 1.3) [8].

23 33 41 44 47 50 55

Рисунок 1.3.

Пример серии деталей с возрастающей сложностью производства

Детали слева направо имеют возрастающую сложность и тот же внешний ограничивающий объем. Простая деталь слева представляет собой простой блок с одним просверленным отверстием в центре, и далее детали прогрессируют по сложности. Промежуточная по сложности геометрия имеет черты различных форм разных размеров, все они обрабатываются с одной и той же ориентацией - сверху вниз. Если изготавливать традиционной механической обработкой каждую из этих деталей, то обнаружится, что стоимость увеличивается с усложнением геометрии. Это очевидно, так как для создания большего количества черт и удаления большего количества материала путем механической обработки нужно больше машинного времени, а также больше вовлеченных операций обработки и опыта.

Но если посмотреть на стоимость 3D-печати, то мы видим противоположную тенденцию (Рисунок 1.4). [9] Стоимость одной детали фактически уменьшается с усложнением ее формы. Поэтому для более сложной конструкции, хотя и в пределах того же внешнего ограничивающего объема, нужно меньше материала, а также меньше машинного времени, чтобы построить деталь с использованием аддитивного производства. Если сравнить напечатанную деталь той же сложной геометрии с механически обработанной деталью, то можно заметить некоторые

важные различия. Например, качество поверхности при 3D-печати не такое хорошее, как при механической обработке [10, 11]. Так что, возможно, чтобы сделать это сравнение точным, необходимо провести какую-то дополнительную обработку поверхности напечатанной детали. Но тем не менее, если использовать ЭЭ-печать, можно получить доступ к геометрии большей сложности, чем когда-либо с помощью механической обработки. При этом не меняя конфигурацию машины, можно строить объекты с разной ориентацией, и совсем другие по геометрии изделия из того же материала.

Рисунок 1.4.

Кривая затрат для механической обработки и АП в зависимости от сложности

детали

Эти тенденции (Рисунок 1.4) не только принципиально различны, но и пересекаются. Существует точка равновесия, которая свидетельствует о том, что изготовление такой детали с помощью 3D-печати уже дешевле, чем механическая обработка, конечно если она имеет очень сложную геометрию. Таким образом, ценность расширения возможности проектирования заключается как в стоимости, так и в производительности. Развивая мысль о возможностях АП, самая сложная геометрия в этом примере, то есть самый высокий индекс сложности, у детали с

внутренней решеткой, которая не может быть получена механической обработкой. Таким образом, сложная геометрия не только не является ограничением в случае аддитивного производства, но и в некотором смысле является преимуществом. Становится возможным производить сложные детали по более низкой цене, чем в случае простых деталей.

В течение долгого времени, более века, люди изготовляли детали, инструменты и компоненты подобным образом, когда материал удалялся, и проектировали их в меру существовавших возможностей. Но при этом всегда учитывалась стоимость и сложность изготовления. Это действительно ограничивает то, что возможно сделать. С АП многие из этих ограничений отпадают. На сегодняшний день есть возможность использовать программное обеспечение для оптимизации места размещения материала в пространстве, и использовать только минимальное его количество для удовлетворения эксплуатационных требований по прочности, точности и другим свойствам. Форма, которую реально получить, может быть чем-то совершенно органическим, как паутина или костная структура. Это модели, которые наблюдаются в природе, которые теперь возможно применять благодаря АП. Прекрасный пример того, как сложность геометрии превращается в простоту - это тормозной суппорт для В^аШ, высококлассного автомобиля (Рисунок 1.5). [12] Эта производственная деталь, сделанная для улучшения производительности тормозов при одновременном снижении веса.

Рисунок 1.5. Тормозной суппорт В^аШ

Ви§аШ является очень дорогим высококлассными автомобилем, тем не менее основная автомобильная промышленность уже готовится и инвестирует в металлическую 3D-печать, потому что от этого в ближайшие годы ее экономика может стать намного лучше. Кроме того ЛП позволяет сократить количество деталей в сборочных единицах. К примеру на Рисунке 1.6 представлена антенна для управления радиочастотным излучением, спроектированная одной из компаний в США с применением традиционных методов обработки, а на Рисунке 1.7 та же самая антенна по функциональным возможностям, но спроектированная и изготовленная при помощи АП.

Рисунок 1.6.

Антенна для управления радиочастотным излучением (Сборочная единица из 100

деталей)

3D-printed metal antenna - Copyright © 2018 Optisys

Рисунок 1.7.

Антенна для управления радиочастотным излучением, спроектированная под АП

(Сборочная единица из 1 детали)

s.

Предыдущая конструкция, как показано на Рисунке 1.6, имела около сотни составных частей, но новая конструкция имеет только одну деталь (Рисунок 1.7). Это стало возможным только благодаря АП. Данная антенна имеет улучшенные характеристики, которые могут быть предсказаны заранее с помощью передовых методов радиочастотного моделирования.

Далее, рассмотрим конструкцию рамы велосипеда (Рисунок 1.8) от компании Robot Bike (Великобританя). [13] Эта компания изготавливает на заказ горные велосипеды, которые сочетают трубы из углеродного волокна, очень прочные при сжатии, а также очень легкие, с 3D напечатанными металлическими соединениями (Рисунок 1.9).

Рисунок 1.8.

Горный велосипед, изготовленный с применением технологий АП Robot Bike

(Великобританя)

Сочетание этих двух процессов и материалов позволяет развивать их производство, а также позволяет настраивать велосипеды для отдельных гонщиков, подгоняя трубы по длине и печатая на заказ эти металлические соединения. По представленным данным и многим другим примерам видно, как сокращается

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Дренин Алексей Анатольевич, 2021 год

Источник тепла V

Новая граница расплава

Направление выращивания

Твердая фаза

Предыдущая граница расплава

Подложка

Рисунок 5.9. Схема образования границы между слоями.

Границы колоний хорошо прослеживаются (Рисунок 5.8, б). На этих границах скапливаются примеси, неоднородности, поры. На некоторых участках можно заметить скольжение колоний относительно друг друга вдоль их границ, вызванное термическими деформациями, что говорит о низкой прочности этих границ и ведет к ухудшению механических свойств в направлениях, перпендикулярных росту колоний.

Таким образом, изменением режимов выращивания можно управлять структурой и механическими свойствами выращиваемых изделий. Почти при всех режимах образуются продолговатые столбчатые зерна, растущие через слои. На малых скоростях они больше (19,9 мкм), на больших - меньше (14,63 мкм). Согласно соотношению Холла-Петча, прочность образцов с меньшим размером зерен будет выше [107]. Это будет подтверждено в следующем разделе.

Границы зерен с большим количеством примесей имеют слабое сцепление, что может приводить к ухудшению механических свойств. Приоритетным будет такой режим, при котором на границах выделяется минимальное количество примесей, хрома и пор. Из полученных результатов можно выделить режимы с

большими скоростями сканирования, при которых наблюдается меньшее количество примесей. На больших скоростях выделение хрома и примесей не успевает происходить (770 мм/с).

Зерна имеют дендритное строение на малых скоростях выращивания и ячеистое - на больших (ширина дендритов 1 мкм). Ячеистая структура имеет более изотропные механические свойства. Данный вывод также будет подтвержден в следующем разделе.

5.1.2 Результаты механических испытаний

В разделах 3.2 и 5.1 было показано, что в диапазоне удельной энергии 140160 Дж/мм3 получаются практически бездефектные образцы. На высоких скоростях сканирования (770 мм/сек с высотой слоя 40 мкм) можно получить наименьший размер зерен, что должно положительно сказаться на прочности образцов. Для исследования прочности материала изделия на данном режиме была выращена серия из 12 образцов, которые представляют собой заготовки прямоугольной формы под образцы для испытаний на растяжение. Образцы выращены в вертикальном направлении (Рисунок 5.10). В отличие от горизонтального положения, вертикальное размещения позволяет избежать деформаций и снизить до минимума объемы механической постобработки. Деталь представляет из себя плоский образец толщиной 4 мм, длина и ширина составляет 12х76 мм.

Выращенные заготовки отфрезерованы для получения стандартных образцов для испытания на растяжение (Рисунок 5.11).

Рисунок 5.10. Выращенные заготовки под образцы для испытаний

а б

Рисунок 5.11. Образцы для испытания на растяжение а - эскиз образца для испытания на растяжение; б - отфрезерованные образцы

Перед механическими испытаниями была проведена термическая обработка образцов под номерами: 1, 2, 3, 7, 11 по режимам: закалка в воду с температуры 990 0С и старение при температуре 400 0С, 4 часа. Наряду с этим, для каждого образца была определена пористость на установке для компьютерной томографии ОБ у|1:оте|х т300 (Приложение А).

Определение механических свойств на растяжение проводили на разрывной машине 7100 производства фирмы «Zwick/Roell» мощностью 100 кН. Основные характеристики рассчитывали в соответствии с ГОСТ 1497-84, автоматизировано, с помощью штатной программы сбора и обработки данных. Результаты испытаний приведены в Таблице 5.2.

Результаты испытаний показали, что а0,2 в среднем составляет 166,3 МПа, аВ - 198 МПа, ар - 42 МПа, у - 8,9 %, 5 - 3,2 %. Термообработка образцов по указанному выше режиму, приводит к снижению прочностных при сохранении пластических свойств (таблица 17, рисунок 5.13) ; а0,2 в среднем составляет 113,6 МПа, ав - 165,4 МПа, ар - 52 МПа, у - 8,6 %, 5 - 5,5 %.

Сопоставление механических свойств с пористостью показало, что на первый взгляд пористость не оказывает существенного влияния на показатели (Рисунок 5.12). Анализ расположения пор в образцах (Рисунок 5.13, 5.14, 5.15) показал, что они в основном сосредоточены на участках, контактирующих с захватами испытательной машины. В испытуемой части образца их содержание ограничено.

Таблица 17. Механические свойства образцов

Образец а0,2 ав ар у 5 Пористость

МПа % %

1 111 131 88 4,5 4,0 0,32

2 121 168 42 - - 0,01

3 116 186 48 11,6 6,0 0,05

4 164 170 34 16,1 2,0 0,39

5 169 227 45 15,8 2,0 0,15

6 106 141 28 4,1 4,0 2,19

7 172 217 43 10,9 6,0 0,09

8 167 180 - 1,5 2,0 0,35

9 166 195 47 2,2 4,0 0,72

10 114 201 55 14,2 8,0 0,13

200

«

> 180

/—ч 160

о"

0

140

1

о ■и 120

Г

м ил 100

1-

Е 80

и

и

Сц 60

с

с

й 40

я

о

с: о 20

>

0

без ТО

--Л

\

\ ■у с Т( 3

0,01 0,05 0,06 0,09 0,13 0,15 0,32 0,35 0,72 2,19 Пористость, %

Рисунок 5.12.

Зависимость условного предела текучести ( а0,2 ) от пористости

а

б

Рисунок 5.13.

Визуализация пор в образце №9 (Пористость 0,35 %) а - 3D Реконструкция рентгеновских снимков; б - срез в плоскости образца

б

Рисунок 5.14.

Визуализация пор в образце №4 (Пористость 0,06 %) а - 3D Реконструкция рентгеновских снимков; б - срез в плоскости образца

б

Рисунок 5.15.

Визуализация пор в образце № 8 (Пористость 0,09 %) а - 3D Реконструкция рентгеновских снимков; б - срез в плоскости образца

В результате проделанной работы выявлены зависимости стабильности формирования и пористости единичных дорожек от технологических параметров процесса. На стабильных режимах были выращены объемные образцы. Исследования пористости и микроструктуры позволили определить режим для выращивания изделий с минимальной пористостью и с наименьшим размером зерна: у=770мм/с; И=40мкм. Изготовленные на данном режиме образцы для механических испытаний показали, что а0,2 в среднем составляет 166,3 МПа, аВ -198 МПа, ар - 42 МПа, у - 8,9 %, 5 - 3,2 %, что сопоставимо со свойствами, получаемыми по классической технологии. Данный режим рекомендован для выращивания изделий.

5.2 Разработка технологии выращивания модельной камеры

сгорания ЖРД

5.2.1 Описание модели

Ранее в разделе 1.6 указывалось, что хромовые бронзы нашли широкое применение в производстве самого высоконагруженного элемента любого жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) - камеры сгорания, а конкретно её огневой стенки.

Недостатком традиционных методов изготовления камер сгорания (КС) — является необходимость изготовления дорогостоящей инструментальной оснастки, производство которой, как правило, занимает долгое время. При традиционном производстве деталей из жаропрочных сплавов масса исходной заготовки может в десятки раз превышать массу готового изделия. В процессе механической обработки образуется большое количество дорогой стружки, требующей дополнительной переработки. Традиционная технология изготовления корпуса КС характеризуется очень длительным и затратным циклом, поскольку только процесс электроэрозионного нанесения на дно каналов охлаждающего тракта внутренней

оболочки корпуса КС элементов «искусственной» шероховатости, турбулизирующих поток охладителя, длится 900 н/ч.

Внутренняя оболочка КС является самым нагруженным и напряженным элементом конструкции всех современных и перспективных ЖРД [108].

На выше установленном режиме была выращена модель камеры сгорания ЖРД. Данный элемент камеры состоит из наружной и внутренней стенок (Рисунок 5.16), а также оребренного тракта охлаждения, имеющего следующие геометрические параметры:

• толщина ребра 5 = 2 мм;

• шаг оребрения t = 4 мм;

• длина оребренной части тракта Lp = 96 мм.

Рисунок 5.16. 3Э-модель камеры сгорания ЖРД

Рисунок 5.17.

Общий вид модельной камеры сгорания ЖРД, изготовленной методом СЛП

5.2.2 Гидравлические и огневые испытания модельной камеры

сгорания ЖРД

Целью гидравлических испытаний является получение гидравлических характеристик - коэффициентов гидравлического сопротивления моделей трактов.

При проведении работ использовалась общеизвестная и традиционная методика холодных гидравлических испытаний трактов для определения коэффициентов гидравлического сопротивления по величине разности потерь давления в испытуемых моделях. При этом коэффициент гидравлического сопротивления определялся как сосредоточенная величина для всего рабочего участка с учетом потерь давления на местных сопротивлениях [109]. Методика испытаний заключалась в следующем:

- использование стандартной методики холодных гидравлических испытаний трактов;

- определение потерь давления суммарно по всему тракту охлаждения: от входа в исследуемые модели до выхода с учетом местных потерь, в том числе с учётом коллекторной раздачи охладителя. Для проведения гидравлических и огневых испытаний тракта охлаждения изготовленного с использованием аддитивных технологий на основе селективного лазерного плавления (СЛП) [110] на кафедре Э1 «Ракетные двигатели» МГТУ им. Н.Э. Баумана изготовлен испытательный стенд, схема которого представлена на Рисунке 5.18.

1 2 3 4 5 6 7 8

Рисунок 5.18. Испытательный стенд 1 - отводящий коллектор; 2 - уплотнение; 3 - корпус; 4 - оребренный тракт охлаждения; 5 - задний фланец; 6 - подводящий коллектор; 7 - сопло; 8 - вкладыш критического сечения сопла

При гидравлических испытаниях охладитель подаётся в подводящий коллектор 6. Дальнейшее движение охладителя осуществляется через оребрённый

тракт охлаждения 4. Отвод охладителя в окружающую среду происходит через отверстия в отводящем коллекторе 1.

Регистрация показаний приборов и первичная обработка данных по соответствующим измеряемым параметрам осуществляется автоматически измерительным комплексом «М1С-200» с последующей выборкой сигнала циклограммы на стабильном режиме работы установки. Регистрируемые параметры представлены в таблице 18.

Таблица 18. Перечень регистрируемых показателей

Показатель Единица измерения

Расход охладителя, тохл г/с

Давление охладителя во входном коллекторе, рвх атм

Давление охладителя в выходном коллекторе, рвых атм

Гидравлическая характеристика тракта охлаждения камеры с учетом геометрических характеристик в общепринятой форме коэффициента

гидравлического сопротивления £ определяется по формуле Дарси [109]:

, (51)

где I - длина пути течения охладителя. Массовая скорость (ри) рассчитывается по формуле:

(5.2)

секундный

Гидравлический диаметр межреберных каналов тракта охлаждения вычисляется по общепринятой зависимости для одного межреберного канала [111]:

4 • к-и-5р )

= 4^ = ^—Ц (53)

г П 2(к +1-Яр) . ( )

Режим течения определяется числом Рейнольдса:

ры ^

Ке— (54)

где л - коэффициент динамической вязкости, рассчитанный по средне-

- Т + Т

гр _ вх_вых

арифметической температуре охладителя 1 ~ ^

Для сравнительной оценки эффективности различных способов интенсификации теплообмена в трактах были проведены дополнительные исследования альтернативных ранее применяемых вариантов трактов, таких как классическое прямое оребрение, выполненное фрезерованием.

Конструкция тракта охлаждения с продольным оребрением, выполненным методом фрезерования, представлена на Рисунке 5.19.

Рисунок 5.19.

Общий вид тракта охлаждения с продольным расположением ребер и

каналов тракта охлаждения

Характерные значения геометрических параметров тракта охлаждения следующие: длина тракта охлаждения Ь = 54 мм, диаметр огневой поверхности В\ = 16 мм, внутренний диаметр тракта В2 = 21 мм, высота ребра Ир = 1,5 мм, шаг оребрения 1р = 5 мм, толщина ребра др = 3 мм.

Гидравлические испытания данного тракта проводились с использованием описанной ранее конструкции модельной камеры сгорания.

На основании описанной ранее методики обработки результатов эксперимента рассчитаны геометрические характеристики тракта (Таблица 19).

Таблица 19. Геометрические характеристики тракта охлаждения с фрезерованными каналами

Характеристика Значение

^охл,м2 42 • Ю-6

мм 1,71

1, мм 54

На основании гидравлических испытаний классического тракта охлаждения модельной КС, расчетом получены значения коэффициента гидравлического сопротивления £ и числа Рейнольдса (Таблица 20) и построена гидравлическая характеристика тракта охлаждения, представленная на Рисунке 5.20.

Таблица 20. Результаты холодных гидравлических испытаний камеры с фрезерованными каналами

т, г/с Ар, МПа ри, кг/м2 ■ с Яе £

5 0,002 119,05 254,46 8,76

10 0,005 238,10 508,93 6,57

15 0,013 357,14 763,39 6,33

20 0,022 476,19 1017,86 6,03

25 0,034 595,24 1272,32 5,96

30 0,048 714,29 1526,79 5,84

35 0,065 833,33 1781,25 5,81

40 0,086 952,38 2035,71 5,89

45 0,105 1071,43 2290,18 5,68

50 0,123 1190,48 2544,64 5,39

Рисунок 5.20.

Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от Re для классического тракта охлаждения с фрезерованными каналами

Геометрические характеристики тракта охлаждения выращенного по технологии СЛП, основные размеры которого отражены в 3D-модели, приведены в Таблице 21.

Таблица 21. Геометрические характеристики тракта охлаждения, изготовленного с использованием аддитивных технологий

Характеристика Значение

Рохл м2 138•10-6

dг, мм 0,92

1, мм 96

Проведены гидравлические испытания тракта охлаждения модельной КС, изготовленного с использованием аддитивных технологий на основе СЛП. На основании полученных результатов (Таблица 22) построена гидравлическая характеристика тракта охлаждения, представленная на Рисунке 5.21.

Таблица 22. Результаты холодных гидравлических испытаний камеры, изготовленной с использованием аддитивных технологий

m, г/с Ар, МПа pu, кг/м2 ■ c Re

5 0,0006 36,23 41,67 8,59

10 0,0016 72,46 83,33 5,73

15 0,0023 108,70 125,00 3,66

20 0,0029 144,93 166,67 2,60

25 0,0035 181,16 208,33 2,00

30 0,0029 217,39 250,00 1,15

35 0,0036 253,62 291,67 1,05

40 0,0030 289,86 333,33 0,67

45 0,0040 326,09 375,00 0,71

50 0,0050 362,32 416,67 0,72

Рисунок 5.21.

Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от Яе для тракта охлаждения с прямыми каналами, полученными методом СЛП

Приведенные зависимости коэффициента гидравлических потерь £ = f(Re) свидетельствуют, что для данной геометрии тракта охлаждения реализуются схожие значения как и для оребрения, полученного по традиционной технологии фрезерования. Кроме того, при огневых испытаниях не выявлено следов прогара и течи охладителя в рабочее пространство камеры.

В дальнейшем учитывая ту свободу в проектирования, которую обеспечивает применение АП можно получить конструкции КС, которые ранее были недостижимы для традиционных методов производства, в том числе со сложными внутренними каналами охлаждения. Следовательно, использование технологии СЛП при изготовлении камер сгорания ЖРД является перспективным направлением дальнейших исследований.

Компания Се11соге Siomimetic Engineering (Германия), наглядно продемонстрировали преимущество СЛП при производстве ЖРД. В сотрудничестве с SLM Solutions (Германия) был создан монолитный двигательный агрегат (Рисунок 5.22) [112] для демонстрации перспективной конструкции внутренних каналов охлаждения. Однако данное изделие было выполнено из нержавеющей стали. Огневые испытания не проводились, так как в конструкции камеры из стали не выполняется основное условие повышения оттока тепла через огневую стенку за счет использования медных сплавов, обладающих более высокой теплопроводностью.

Используя процесс аддитивного производства, время изготовления может быть сокращено до пяти рабочих дней, что приводит к значительной экономии времени и затрат. Монолитный ракетный двигатель, изготовленный по технологии СЛП, состоящий из инжектора и камеры сгорания, сочетает в себе целостную конструкцию, то есть сочетание множества отдельных компонентов в одном компоненте, с многофункциональной легкой конструкцией.

Рисунок 5.22.

Ракетный двигатель изготовленный по технологии СЛП. (SLM Solutions,

Германия)

Основным элементом является внутренняя структура системы охлаждения, разработанная Cellcore, которая может быть изготовлена только с использованием технологии СЛП. Свойства этого структурного охлаждения явно превосходят традиционные подходы, такие как прямоугольные продольные каналы охлаждения. Охлаждение конструкции обеспечивает оптимальное соотношение между стабильностью и массовым использованием и в то же время имеет низкое гидравлическое сопротивление и большую площадь поверхности. Он не только более эффективен, но и включает дополнительные функции. Решетчатая структура также обеспечивает снижение веса по сравнению с компонентами традиционного производства.

Однако, широкое применение СЛП при производстве ЖРД до сих пор ограничено узкой номенклатурой применяемых материалов, а также предельными размерами рабочего объема представленных на рынке установок (до 800х800х800мм). Неоспорима важность и актуальность дальнейших

исследований в области разработки оборудования и расширения разнообразия применяемых материалов.

Выводы по Главе 5

1. Экспериментально установлено, что для достижения минимальной пористости при выращивании изделий из порошка ПР-БрХ следует работать в диапазоне погонной энергии 140-160 Дж/мм3.

2. На полученных режимах возможно достижение пористости менее 2,5%, что является приемлемым результатом для аддитивных процессов

3. Результаты испытаний механических свойств образцов, полученных СЛП показали, что <30,2 в среднем составляет 166,3 МПа, ав - 198 МПа, ар - 42 МПа, V - 8,9 %, 5 - 3,2 %.

4. Термообработка образцов по режиму: закалка в воду с температуры 990 0С и старение при температуре 400 0С, 4 часа, приводит к снижению прочностных свойств при сохранении пластических; а0,2 в среднем составляет 113,6 МПа, ав -165,4 МПа, <р - 52 МПа, у - 8,6 %, 5 - 5,5 %.

5. Результаты гидравлических и огневых испытаний модельной камеры сгорания показали, что применение технологии СЛП, в совокупности с новыми методами и подходами к проектированию изделий при изготовлении камер сгорания ЖРД является более эффективным с точки зрения производства сложных конструкций каналов охлаждения недостижимых для традиционных методов производства.

Общие выводы и заключение

По результатам выполненной диссертационной работы можно сформулировать следующие основные выводы:

1. Проделанная работа позволила организовать участок АП по производству деталей методом СЛП на ведущем предприятии ОПК. Спроектирована, изготовлена и введена в эксплуатацию отечественная установка для выращивания изделий из металлических порошков СЛП-250.

2. Разработана модель формирования единичной сплавленной дорожки, учитывающая процессы испарения. Результаты моделирования с высокой точностью подтверждены экспериментальными исследованиями. Модель позволяет оценить стабильность единичного трека и, как следствие, существенно сократить количество трудоемких и дорогостоящих экспериментальных исследований для установления параметров процесса выращивания.

3. На основе компьютерного моделирования и экспериментальных исследований установлено, что для стабильного формирования сплавленной дорожки из БрХ параметры режима должны быть в диапазоне удельной энергии 135-180 Дж/мм3, при этом коэффициент относительной нестабильности дорожек не превышает 9%.

4. Экспериментальные исследования в совокупности с компьютерным моделированием позволили достичь относительной плотности сплошных образцов выше 97,5 % для порошкового материала ПР-БрХ. При этом установлено, что следует работать в диапазоне погонной энергии 140-160 Дж/мм3, при скорости 650770 мм/с.

5. Разработана технология выращивания монолитной модельной камеры сгорания ЖРД методом СЛП из медного сплава ПР-БрХ.

6. Результаты гидравлических и огневых испытаний модельной камеры сгорания показали, что применение технологии СЛП, в совокупности с новыми методами и подходами к проектированию изделий при изготовлении камер

сгорания ЖРД является более эффективным с точки зрения производства сложных конструкций каналов охлаждения, недостижимых для традиционных методов производства.

Настоящая диссертационная работа проведена с целью разработки оборудования и технологии выращивания монолитной модельной камеры сгорания ЖРД из медного сплава БрХ методом селективного лазерного плавления. Использование полученных результатов возможно при выращивании сложнопрофильных изделий, в том числе со сложными конструкциями внутренних каналов и полостей. Полученные результаты являются основной при исследовании процесса выращивания на новых, ранее не используемых в процессе СЛП, материалах. Широкое применение СЛП при производстве полноразмерных ЖРД до сих пор ограничено узкой номенклатурой применяемых материалов, а также предельными размерами рабочего объема известных установок. Неоспорима важность и актуальность дальнейших исследований в области разработки оборудования и расширения разнообразия применяемых материалов.

Список литературы

1. Wohlers T. Wohlers Report // Fort Collins: Wohlers Assoctates.INC, 2020. P. 380.

2. Hull C.W. Apparatus for production of three-dimensional objects by stereolithography, // US4575330 A. 11-Mar-1986.

3. Garechana G., Rio-Belver R., Bildosola I., Cilleruelo-Carrasco E. A method for the detection and characterization of technology fronts: Analysis of the dynamics of technological change in 3D printing technology // PloS ONE. 2019. Vol. 14. No. 1. pp. 1-27.

4. Gausemeier J., Schmidt M., Andrei R. Additive Manufacturing. Munchen: National Academy of Science and Engineering (lead institution), 2017. 60 pp.

5. Herderick E. Additive Manufacturing of Metals: A Review // Proceedings of Materials Science and Technology (MS&T). Columbus, Ohio. 2011. pp. 14131425.

6. Huang S.H., Liu P., Mokasdar A., Hou L. Additive manufacturing and its societal impact: a literature review // Int J Adv Manuf Technol. Jul. 2013. Vol. 67. No. 5-8. pp. 1191-1203.

7. Хмыров Р.С. Разработка процессов изготовления износостойких композиционных материалов системы WC-Co методом селективного лазерного плавления. Москва: автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н., 2018. 23 с.

8. Quinlan H., Hasan T., Jaddou J., Hart A.J. Industrial and Consumer Uses of Additive Manufacturing: A Discussion of Capabilities, Trajectories, and Challenges // Journal of Industrial Ecology, Vol. 1, No. 21, 2017. pp. 15-20.

9. D'Aveni R. The 3D printing revolution // Harvard Business Review , Vol. 5, No. 93, 2015. pp. 40-48.

10. Balc N., Cosma S., Kessler J., Mager V. Research on Improving the Outer Surface Quality of the Parts Made by SLM // Applied Mechanics and Materials, No. 808, November 2015. pp. 199-204.

11. Tao P., Li H., Huang B., Hu Q., Gong S., Xu Q. Tensile behavior of Ti-6Al-4V alloy fabricated by selective laser melting: effects of microstructures and as-built surface quality // China Foundry, No. 15, August 2018. pp. 243-252.

12. Wischeropp T.M., Hoch H., Beckmann F., Emmelmann C. Neue Möglichkeiten in der Bremsentechnologie durch Additive Produktionstechnologien am Beispiel eines Bugatti Bremssattels. // XXXVII. Internationales ц-Symposium. BremsenFachtagung, 2018. pp. 85-97 doi: 10.1007/978-3-662-58024-0_6.

13. Ross D. Custom fit your wheels // Engineering & Technology, Vol. 11, No. 6, 2016. pp. 50-51 doi:10.1049/et.2016.0622.

14. Dehghan-Manshadi A., Bermingham M., Dargusch M. Metal Injection Moulding of Titanium and Titanium Alloys: Challenges and Recent Development // Powder Technology, No. 319, 2017. pp. 289-301.

15. Sames W.J., List F.A., Panala S., Dehoff R.R., Badu S.S. The metallurgy and processing science of metal additive manufacturing // International Materials Reviews, Vol. 61, No. 5, Jul 2016. pp. 315-360.

16. Ставертий А.Я. Разработка и исследование технологии выращивания объектов методом коаксиального лазерного плавления порошковых материалов. Москва: диссертация на соискание ученой степени к.т.н., 2017. 150 с.

17. Пересторонин А.В. Технология лазерной поверхностной модификации бандажных сталей карбидом вольфрама. Москва: диссертация на соискание ученой степени к.т.н, 2019. 173 с.

18. Колчанов Д.С. Разработка оборудовани и технологии выращивания изделий методом селективного лазерного плавления порошков нержавеющей стали. Москва: диссертация на соискание ученой степени к.т.н., 2018. 136 с.

19. Deckard C.R., Beaman J.J., Darrah J.F. Method for selective laser sintering with layerwise cross-scanning, US 5155324 A, Oct 13, 1992.

20. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И., Третьяков Р.С. Лазерные аддитивные технологии в машиностроении. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. 280 с.

21. Получение композиционных изделий с металлической матрицей методом селективного лазерного плавления / А.А. Дренин [и др.] // Сварочное производство. 2020. № 11. С. 9-15.

22. Ventura A.P., Wade C.A., Pawlikowski G., Bayes M., Watanabe M., Misiolek W.Z. Mechanical Properties and Microstructural Characterization of Cu-4.3 Pct Sn Fabricated by Selective Laser Melting // Metall and Mat Trans A. Jan 2017. Vol. 1. No. 48. pp. 178-187.

23. Henr A., Norfolk M., Kominsky D., Boulanger A., Davis M., Boulware P. Smart Build-Plate for Metal Additive Manufacturing Processes // Sensors, Vol. 20, No. 2, January 2020. pp. 1-10.

24. Sutton A.T., Kriewall C.S., Leu M.C., Newkirk J.W., Brown B. Characterization of Laser Spatter and Condensate Generated during the Selective Laser Melting of 304L Stainless Steel Powder // Additive Manufacturing, Vol. 31, January 2020. pp. 187-192.

25. Zhang L.C., Attar H. Selective laser melting of titanium alloys and titanium matrix composites for biomedical applications: a review // Advanced Engineering Materials, 2015.

26. Jafari D., Wits W.W. The utilization of selective laser melting technology on heat transfer devices for thermal energy conversion applications: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews, No. 91, January 2018. pp. 420-442.

27. Hou S., Qi S., Hutt A., Tyrer R. Three dimensional printed electronic devices realized by selective laser melting of copper/ high-density-polyethylene powder mixtures. // Journal of Materials Processing Tech, No. 254, 2018. pp. 310-324.

28. Joseph, G. and Kundig, K.J.A.. Copper: Ist Trade, Manufacture, Use and Environmental Status // ASM International, United States of America, 1999. pp. 4955.

29. Yoshida K., Morigami H. Thermal properties of diamond/copper composite material // Microelectron. Reliab, Vol. 2, No. 44, 2004. pp. 303-308.

30. Kaden L., Matthaus G., Ullsperger T., Seyfarth B., Nolte S. Selective laser melting of copper using ultrashort laser pulses // Applied Physics A, Vol. 123, No. 9, 2017. pp. 1-6.

31. Ikeshoji T.T., Nakamura K., Yonehara M., Imai K., Kyogoku H. Selective laser melting of pure copper // The Minerals, Metals and Materials Society, December 2017. pp. 396-400.

32. Polozov I.A., Borisov E.V., Sufiarov V.S., Popovich A.A. Selective laser maelting of copper alloy // Materials Physics and Mechanics, Vol. 43, November 2020. pp. 65-71.

33. Сварка. Резка. Контроль / / Н.П. Алешин [и др.] // Справочник. В 2-х томах. 2-е изд. Т. 2. Москва: Машиностроение, 2004. 480 с.

34. Глушко В.П. Ракетные двигатели ГДЛ-ОКБ. Москва: Агенство печати «Новости», 1975. 76 с.

35. Семенов В.Н. Влияние неоднородности структуры на прочность паяного соединения // МиТОМ, № 10, 1999. С. 13-16.

36. Лякишев НП, редактор. Диаграммы состояния двойных металлических систем. Справочник в 3-х томах. Машиностроение, 1997. 1024 с.

37. Осинцев О.Е., Федоров В.Н. Медь и медные сплавы. Отечественные и зарубежные марки: Справочник. Машиностроение, 2004. 336 с.

38. Николаев А.К., Новиков А.И., Розенберг В.М. Хромовые бронзы. Металлургия, 1983. 176 с.

39. Розенберг В.М., Дзуцев В.Т. Диаграмы изотермического распада в сплавах на основе меди: Справочник. Металлургия, 1989. 326 с.

40. Prister P., Forgette B., Whiftvham D., Diner O., Herenquel J. Properties imparted by the Dispersion-Type Structure Produced be Heat Treatment of Cu-0.8 Percent Cr Alloy // Memoires Scientifiques de la Rev. de Met, Vol. 68, No. 10, 1971. pp. 677-686.

41. Sato S., Nagata K., Jap J. On quench sensitivity of Cu-Cr alloys // Inst. Metals., Vol. 33, No. 10, 1969. pp. 1155-1160.

42. Gibson I., Rosen D., Stucker B., Khorasani M. Additive Manufacturing Technologies. 3rd ed. Cham: Springer, 2021. 685 pp.

43. Additive manufacturing // DMG MORI: [сайт]. [2020]. URL: https:// ru.dmgmori.com/products/machines/additive-manufacturing/powder-bed (дата обращения: 9.май.2020).

44. SLM Solutions // https://www.slm-solutions.com: [сайт]. [2020]. URL: https:// www.slm-solutions.com/products/machines/ (дата обращения: 9.май.2020).

45. Consept Laser // http://www.concept-laser.ru: [сайт]. [2020]. URL: http:// www.concept-laser.ru/products/sistemy-additivnogo-proizvodstva-iz-metallov-m2-cusuing-m2-cusing-multilaser/ (дата обращения: 9.Май.2020).

46. TruPrint // https://www.trumpf.com: [сайт]. [2020]. URL: https:// www.trumpf.com/ru_RU/produkcij a/stanki-sistemy/sistemy-additivnogo-proizvodstva/truprint-2000/ (дата обращения: 9.Май.2020).

47. EOS // https://www.eos.info: [сайт]. [2020]. URL: https://www.eos.info/en/ additive-manufacturing/3d-printing-metal/eos-metal-systems (дата обращения: 9.Май.2020).

48. Установка для выращивания изделий селективным лазерным плавлением / Колчанов Д.С., Григорьянц А.Г., Дренин А.А. //Полезная модель RU 185513 U1, Апрель 24, 2018.

49. Быков А.А., Ставертий А.Я., Колчанов Д.С. Разработка экспериментальной установки для изготовления деталей из металлических порошков // Инженерный журнал: наука и инновации. Ноябрь 2015. Т. 11. № 47. С. 5.

50. Григорьянц А.Г., Колчанов Д.С., Дренин А.А. Установка для селективного лазерного плавления металлических порошков // IV международная конференция «Аддитивные технологии: настоящее и будущее», март 2018. С. 221-234.

51. A. V. Gusarov and J.-P. Kruth. Modelling of radiation transfer in metallic powders at laser treatment // International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 48, No. 16, Jul. 2005. pp. 3423-3434.

52. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. Москва: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 660 с.

53. Рютеринг М. Сравнительный анализ лазерной техники // Фотоника, №2 3, 2011. С. 26-32.

54. Tolochko N.K., Khlopkov Y.V., Mozzharov S.E., Ignatiev M.B., Laoui T., Titov V.I. Absorptance of powder materials suitable for laser sintering // Rapid Prototyping Journal, Vol. 6, No. 3, Sep. 2000. pp. 155-161.

55. Wohlers T., Caffrey T. Additive Manufacturing State of the Industry. Manufacturing Engineering // ProQuest., Vol. 5, No. 156, 2016. pp. 45-52.

56. Engelmayer A. New Developments and Applications in Scan Head Technology // SCANLAB AG, No. 12, 2005. pp. 1-7.

57. Zong G., [et al.]. Direct Selective Laser Sintering of High Temperature Materials // Journal of Engineering Science and Technology. 2015. Vol. 10. No. 4. pp. 509-525.

58. Sercombe T.B., Schaffer G.B. On the role of magnesium and nitrogen in the infiltration of aluminium by aluminium for rapid prototyping applications // Acta Materialia, Vol. 10, No. 52, 2004. pp. 3019-3025.

59. Gusarov A.V. Mechanisms of selective laser sintering and heat transfer in Ti powder // Rapid Prototyping Journal, Vol. 9, No. 5, 2003. pp. 314-326.

60. Rao H., Giet S., Yang K., Wu X., Davies C.H. The influence of processing parameters on aluminium alloy A357 manufactured by Selective Laser Melting // Materials and Design, Vol. 109, 2016. pp. 334-346.

61. Simonelli M. Microstructure evolution and mechanical properties of selective laser melted Ti-6Al-4V: Doctoral Thesis. Loughborough. 2014. 214 pp.

62. Dadbakhsh S., Hao L., Sewell N. Effect of selective laser melting layout on the quality of stainless steel parts // Rapid Prototyp. J., Vol. 18, No. 3, Apr. 2012. pp. 241-249.

63. Mani M., Lane B., Donmez A., Feng S., Fesperman R. Measurement Science Needs for Real-time Control of Additive Manufacturing Powder Bed Fusion Processes 2015. URL: http://dx.doi.org/10.6028/NIST.IR.8036. (дата обращения: 24.Февраль.2020).

64. Tian Y., Yang L., Zhao D., Huang Y., Pan J. Numerical analysis of powder bed generation and single track forming for selective laser melting of SS316L stainless steel // Journal of Manufacturing Processes, No. 58, October 2020. pp. 964-974.

65. DebRoy T., Wei H.L., Zuback J.S., Mukherjee T., Elmer J.W., Milewski J.O., Beese A.M., Wilson-Heid A., De A., Zhang W. Additive manufacturing of metallic components - Process, structure and properties // Progress in Materials Science, No. 92, March 2018. pp. 112-224.

66. ГОСТ 18175-78 Бронзы безоловянные, обрабатываемые давлением. Марки. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004 - 13с.

67. Hans A.V.S. Fundamental parameter methods in XRF spectroscopy // Advances in X-ray Analysis, Vol. 42, June 2000.

68. Влияние основных параметров процесса селективного лазерного плавления на стабильность формирования единичных дорожек при выращивании изделий из медных сплавов / А.А. Дренин [и др.] // Известия высших учебных заведений. Машиностроение, Т. 6, № 711, 2019. С. 20-29.

69. Matthews M.J., Guss G., Khairallah S.A., Rubenchik A.M., Depond P.J., King W.E. Denudation of metal powder layers in laser powder bed fusion processes // Acta Mater., No. 114, 2016. pp. 33-42.

70. Zhu H.H. Microstructural evolution in direct laser sintering of Cu-based metal powder // Rapid Prototyping Journal, Vol. 2, No. 11, 2005. pp. 74-81.

71. Lykov P.A., Safonov E.V., Akhmedianov A.M. Selective Laser Melting of Copper // Materials Engineering and Technologies for Production and Processing, No. 843, February 2016. pp. 283-289.

72. Yadav P., Rigo O., Arvieu C., Guen E.L., Lacoste E. In Situ Monitoring Systems of The SLM Process: On the Need to Develop Machine Learning Models for Data Processing // Crystals, Vol. 10, No. 524, May 2020. pp. 1-26.

73. Gu D., Shen Y. Balling phenomena during direct laser sintering of multi-component Cu-based metal powder // Journal of Alloys and Compounds, No. 432, 2007. pp. 163-166.

74. Aboulkhair N.T., Everitt N.M., Ashcroft I., Tuck C. Reducing porosity in AlSi10Mg parts processed by selective laser melting // Additive Manufacturing, No. 1(4), 2014. pp. 77-86.

75. Ma M.M., Wang Z.M., Gao M., Zeng X.Y. Layer thickness dependence of performance in 17 high-power selective laser melting of 1Cr18Ni9Ti stainless steel // J. Mater. Process. Technol., No. 215, 2015. pp. 142-150.

76. Yadroitsev I. Selective laser melting: direct manufacturing of 3D objects by selective laser melting of metal powders. Saint-Etienne: PhD thesis, 2008.

77. Smith J.W., Xiong W.T., Yan S., Lin P.K., Cheng P.K., Kafka O.L., Wagner G.J., Cao J., Liu W.K. Linking process, structure, property and performance for metalbased additive manufacturing: computational approaches with experimental support // Compt. Mech., Vol. 5, No. 57, 2016. pp. 583-610.

78. Lian Y., Lin S., Yan W.T., Liu W.K., Wagner G.J. A parallelized three-dimensional cellular automaton model for grain growth during additive manufacturing // Computational Mechanics, Vol. 1, No. 6, 2018.

79. Kolossov S., Boillat E., Glardon R., Fischer P., Locher M. 3D FE simulation for temperature evolution in the selective laser sintering process // Int. J. Mach. Tool Manu., No. 44, 2004. pp. 117-123.

80. Qiu C.L., Panwisawas C., Ward M., Basoalto H.C., Brooks J.W., Attallah M.M. On the role of melt flow into the surface structure and porosity development during selective laser melting // Acta Mater., No. 96, 2015. pp. 72-79.

81. Panwisawas C., Qiu C.L., Sovani Y., Brooks J.W., Attallah M.M., Basoalto H.C. On the role of thermal fluid dynamics into the evolution of porosity during selective laser melting // Scripta Mater., No. 105, 2015. pp. 14-17.

82. Yang J., Han J., Yu H., Yin J., Gao M., Wang Z., Wang Z., Zeng X. Role of molten pool mode on formability, microstructure and mechanical properties of selective laser melted Ti-6Al-4V alloy // Mater. Des., No. 110, 2016. pp. 558-570.

83. King W.E., Barth H.D., Castillo V.M., Gallegos G.F., Gibbs J.W., Hahn D.E., Kamath C., Rubenchik A.M. Observation of keyhole-mode laser melting in laser powder-bed fusion additive manufacturing // J. Mater. Process. Technol., No. 214, 2014. pp. 2915-2925.

84. Wang H., Zou Y. Microscale interaction between laser and metal powder in powder-bed additive manufacturing: Conduction mode versus keyhole mode // International Journal of Heat and Mass Transfer, No. 142, October 2019. pp. 1-13.

85. Simonelli M., Tuck C., Aboulkhair N.T., Maskery I., Ashcroft I., Wildman R.D., Hague R. A study on the laser spatter and the oxidation reactions during selective laser melting of 316L stainless steel, Al-Si10-Mg, and Ti-6Al-4V // Metall. Mater. Trans., No. A 46, 2015. pp. 3842-3851.

86. Thijs L., Kempen K., Kruth J.P., Van Humbeeck J. Fine-structured aluminium products with controllable texture by selective laser melting of pre-alloyed AlSi10Mg powder // Acta Mater., No. 61, 2013. pp. 1809-1819.

87. Yadroitsev I., Ph Bertrand, Smurov I. Parametric analysis of the selective laser melting process // Applied Surface Science, Vol. 253, No. 19, 2007. pp. 8064-8069.

88. Ebrahimi A., Kleijn C.R., Richardson I.M. A simulation-based approach to characterise melt-pool oscillations during gas tungsten arc welding // International Journal of Heat and Mass Transfer, No. 164, January 2021.

89. Wei H.L., Mukherjee T., Zhang W., Zuback J.S., Knapp G.L., De A., DebRoy T. Mechanistic models for additive manufacturing of metallic components. Progress in Materials Science, 2020. 245 pp.

90. Marshall G.F., Stutz G.E. Handbook of Optical and Laser Scanning. Third Edition ed. New York: CRC Press Taylor and Francis Group, 2017. 750 pp.

91. Hecht E., Ganesan A.R. Optics. 4th ed. Addison-Wesley, 2009. 680 pp.

92. Делоне Н.Б. Взаимодействие лазерного излучения с веществом: Курс лекций.. Издательство «Наука», 1989. 280 с.

93. Hirt C.W., Nichols B.D. Volume of fluid (VOF) method for the dynamics of free boundaries // J. Comput. Phys., No. 39, 1981. pp. 201-225.

94. Anam A., Dilip J.S., Pal D., Stucker B. Effect of Scan Pattern on the Microstructural Evolution of Inconel 625 during Selective Laser Melting // Materials Science, August 2014. pp. 363-376.

95. Cheng B., Shrestha S., Chou K. Stress and deformation evaluations of scanning strategy effect in selective laser melting // Additive Manufacturing, No. 12, 2016. pp. 240-251.

96. Simonelli M., Tse Y.Y., Tuck C. Further undestanding of ti-6al-4v selective laser melting using texture analysis", REVIEWED, Accepted August 22, 2012 // Additive Manufacturing and 3D Printing Research Group, No. 22, August 2012. pp. 480-491.

97. Perevoshchikova N., Rigaud J., Sha Y., Heilmaier M., Finnin B., Labelle E., Wu X. Optimisation of Selective Laser Melting parameters for the Ni-based superalloy IN-738 LC using Doehlert's design // Rapid Prototyping, Vol. 5, No. 23, 2017. pp. 881892.

98. Исследование влияния режимов выращивания методом селективного лазерного плавления на пористость в изделиях из медных сплавов / А.А. Дренин [и др.] // Фотоника, Т. 13, № 2, 2019. С. 160-171.

99. Особенности формирования микроструктуры в изделиях, полученных по технологии селективного лазерного плавления из медных сплавов / А.А. Дренин [и др.] // Политехнический молодежный журнал. 2019. Т. 11. № 40. С. 1-10.

100. Wu X., Liang J., Mei J., Mitchell C., Goodwin P.S., Voice W. Microstructures of laser-deposited Ti-6Al-4V // Materials & Design, Vol. 2, No. 25, 2004. pp. 137144.

101. Al-Bermani S.S., Blackmore M.L., Zhang W., Todd I. The Origin of Microstructural Diversity, Texture, and Mechanical Properties in Electron Beam Melted Ti-6Al-4V // Metallurgical and Materials Transactions A, Vol. 13, No. 41, 2010. pp. 3422-3434.

102. Ma M., Wang Z., Zeng X. A comparison on metallurgical behaviors of 316L stainless steel by selective laser melting and laser cladding deposition // Materials Science and Engineering, No. 685, 2017. pp. 265-273.

103. Helmer H., Bauereib A., Singer R.F., Korner C. Grain structure evolution in Inconel 718 during selective electron beam melting // Materials Science and Engineering, No. 668, 2016. pp. 180-187.

104. Zhu Y., Liu D., Tian X., Tang H., Wang H. Characterization of microstructure and mechanical properties of laser melting deposited Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si titanium alloy // Materials & Design, No. 56, 2014. pp. 445-453.

105. Kou S. Welding Metallurgy. 2nd ed. Hoboken: John Wiley & Sons, 2003. 822 pp.

106. Арзамасов Б.Н., Сидорин И.И., Косолапов Г.Ф. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений. 2-е-е изд. М.: Машиностроение, 1986. 384 с.

107. Цветкова Е.В. Особенности формирования структуры и свойств аустенитной стали 03Х17Н14М3 в процессе селективного лазерного плавления и последующей термической обработки. Москва: диссертация на соискание ученой степени к.т.н., 2017. 140 с.

108. Технологические особенности выращивания элементов камер сгорания ЖРД методом селективного лазерного плавления из стали AISI 316L / А.А. Дренин [и др.] // XLII академические чтения по космонавтике: Сборник тезисов. М., 2018. С. 51.

109. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. 3-е изд. Машиностроение, 1992. 672 с.

110. Исследование гидравлических характеристик тракта охлаждения модельного жидкостного ракетного двигателя, изготовленного с применением аддитивной технологии селективного лазерного плавления / А.А. Дренин [и др.] // Вестник Московского Государственного Технического Университета им. Н.Э. Баумана. Серия машиностроение. 2019. Т. 6. № 129. С. 41-52.

111. Кудрявцев В.М. Основы теории и расчета жидкостных ракетных двигателей. 4-е изд. - Т. 2 - М.: Высшая школа, 1993. 703 с.

112. 3D-Metalldruck // Maschinenmarkt: [сайт]. [2019]. URL: https:// www. maschinenmarkt.vogel. de/im-slm-verfahren-entstand-ein-triebwerk-in-wenigen-tagen-a-843587/ (дата обращения: 2.Январь.2021).

ПРИЛОЖЕНИЕ

П.1. Дополнительное оборудование для участка АП

П.1.1. Olympus Vanta (Рентгенофлуоресцентный анализатор)

Рентгенофлуоресцентный анализатор Olympus Vanta обеспечивает быстрый и высокоточный элементный анализ состава и идентификацию марки порошка. Его внешний вид показан на рисунке А1, технические характеристики приведены в таблице 1.

Рисунок П. 1.

Внешний вид рентгенофлуоресцентного анализатора Olympus Vanta

Таблица П.23. Технические характеристики рентгенофлуоресцентного анализатора Olympus Vanta

Размеры: (Ш х В х Г) 8,3 х 28,9 х 24,2 см

Вес 1,70 кг с батареей; 1,48 кг без батареи

Источник возбуждения Рентгеновская трубка (4 Вт) с родиевым (ЯЪ), серебряным (Ag) или вольфрамовым анодом (в зависимости от приложения) Серия М (ЯЪ и W); серия С 8 -50 кВ Серия С (ЯЪ и W): 8-40 кВ

Фильтрация первичного пучка Автоматически выбираемый 8-позиционный фильтр на каждый луч и режим

Детектор Серия M: кремниевый дрейфовый детектор, большей площади Серия С: кремниевый дрейфовый детектор

Съемная литий-ионная батарея 14,4 В или силовой

Питание трансформатор 18 В, 100-240 В перем.тока, 50-60 Гц, 70 Вт макс.

Дисплей Сенсорный ЖК-дисплей 800 х 480 (WVGA)

Условия работы Температурный диапазон: от -10 °C до 50 °C (длительный режим работы с вентилятором) Относительная влажность: 10 -90 %, без конденсации

Устойчивость к Военный стандарт 810-G (тест на падение с высоты

падениям 1,3 м)

Нормы IP IP55*: Пыленепроницаемый; защищен от водяных струй со всех сторон

Поправка на давление Встроенный барометр для автоматической поправки на высоту и плотность воздуха

GPS Встроенный GPS/ГЛОНАСС-приемник

Операционная Linux

система

Хранение данных Встроенная карта памяти на 4 ГБ, слот для карты microSD

(1) Порт USB 2.0 типа mini-B для подключения к

USB компьютер (2) Хост-порты USB 2.0 типа A для подключения комплектующих (Wi-Fi и Bluetooth® адаптеров, USB-флеш-накопителей)

Wi-Fi Поддержка диапазона 802.11 b/g/n (2,4 ГГц) с использованием опционного USB -адаптера

Bluetooth Поддержка Bluetooth® и низкоэнергетического Bluetooth с использованием опционного ШВадаптера

Прицельная камера Полноразмерная камера VGA CMOS

Панорамная камера Тип CMOS (5 мегапикселей) с автофокусировкой

П.1.2. Horiba LA-350 (Лазерный анализатор размеров частиц)

Для измерения гранулометрического состава порошка рекомендуем использовать измерительный прибор «Лазерный анализатор размеров частиц ЬЛ-

350». Его внешний вид показан на рисунке А2, а технические характеристики в Таблице П.24.

Рисунок П.2.

Внешний вид «Лазерного анализатора размеров частиц LA350»

Таблица П.24. Технические характеристики

Метод измерения лазерная дифракция (теория Ми)

Диапазон измерений 10 нм...1000 мкм

Время измерения 10 секунд на пробу от начала измерения до получения результатов

Требуемое количество образца 10 мг...5 г (в зависимости от размеров пробы и материалов)

Объём жидкости в системе 130...230 мл

Система диспергации Ультразвук встроен в поток жидкости,7 уровней мощности

Система циркуляции центробежный насос, 15 уровней скорости

Слив соленоидный клапан

Материал ячейки Боросиликатное стекло

Источник излучения лазерный диод 605 нм мощностью 5 мВт

Детектор 64 фотодиода, расположенные на логарифмической спирали, 6 кремниевых фотодиодов для анализа обратного рассеяния

Электропитание 220 В, 50 Гц, 150 ВА

Потребляемая мощность 150 Вт

Интерфейс USB

Габаритные размеры (ДхЩхВ), мм 297x420x376

Вес, кг 23

П.1.3. Endecotts OCTAGON 200 CL (Рассев лабораторный Виброгрохот)

Для фракционного отбора порошка нужного размера рекомендуется использовать установку «Виброгрохот OCTAGON 200 CL», снабженную набором сетчатых сит для разделения по размерам частиц различных материалов. Ее внешний вид показан на Рисунке П.3., а состав оборудования и технические данные в Таблице П.25.

Рисунок П.3.

Внешний вид установки «Виброгрохот OCTAGON 200 CL» Таблица П.25. Состав оборудования и технические данные

1 Виброгрохот Octagon 200 CL OCT 200CL/100-240 1

2 Поддон и крышка для сит 200мм 200S/STL&R 1

3 Сито 200мм, 20 мкм 200SIW.020 2

4 Сито 200мм, 32мкм 200SIW.032 2

5 Сито 200мм, 40мкм 200SIW.040 1

6 Сито 200мм, 45мкм 200SIW.045 1

7 Сито 200мм, 50мкм 200SIW.045 2

8 Напряжение: 100-240В 50/60 Гц 1 фаза 430ВА

9 Высота - 730 мм

10 Диаметр - 435 мм

11 Масса - 35 кг

П.1.4. С 2.0 (Смеситель турбулентный)

Для смешивания до однородного состояния порошков, используемых в аддитивном процессе, можно рекомендовать «Смеситель турбулентный С 2.0». Его внешний вид показан на Рисунке П.4., а технические характеристики в Таблице П.26.

Рисунок П.4. Внешний вид «Смесителя турбулентного С 2.0»

Таблица П.26. Технические характеристики «Смесителя турбулентного С 2.0»

п/п Параметры, единицы измерения Значения параметров

1 Полный/ полезный объем чаши, дм 3 2,6/ 1,7

2 Частота вращения чаши, об/мин 10 - 75

3 Напряжение питания, 50 Гц, В 220

4 Мощность мотор-редуктора, кВт 0,18

5 Габаритные размеры, мм (Длина х Ширина х Высота ) 580х535х430

6 Масса , кг 122

7 Материал чаши 12Х18Н10Т

П.1.5. SNOL 60/300 (Лабораторная электропечь сопротивления)

Прокалку рекомендуется проводить в лабораторной электропечи сопротивления «SNOL 60/300» (Рисунок П.5). Ее технические характеристики даны в Таблице П.27.

Рисунок П.5.

Внешний вид лабораторной электропечи сопротивления «SNOL 60/300»