Совершенствование технологической подготовки производства изделий, изготовленных селективным электронно-лучевым плавлением тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Краснова Екатерина Витальевна

• Краснова Екатерина Витальевна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Краснова Екатерина Витальевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОБЛЕМЫ И ФОРМУЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Технологическая подготовка аддитивно-субтрактивного производства

1.1.1. Сравнительная характеристика, состояние и перспективы развития технологии селективного электронно-лучевого плавления

1.1.2. Методологическое обеспечение технологической подготовки аддитивного производства

1.1.3. Технологическое обеспечение аддитивного производства

1.1.4. Научно-исследовательский аспект проблемы

1.1.5. Качество поверхностного слоя изделий и пути его повышения

1.1.5.1. Микрогеометрия поверхности изделий селективного электронно-лучевого плавления из титановых сплавов

1.1.5.2. Влияние свойств исходного материала на качество поверхностного слоя

1.1.5.3. Плотность (пористость) изделий, получаемых по технологии селективного электронно-лучевого плавления

1.1.5.4. Микротвердость и микроструктура

1.2. Повышение качества поверхностного слоя заготовок, полученных по технологии селективного электронно-лучевого плавления, на этапе дополнительной обработки

1.2.1. Цель и задачи технологий дополнительной обработки

1.2.1.1. Электрохимическая размерная обработка изделий

1.2.1.2. Электронно-лучевая обработка изделий аддитивного производства из металлов и сплавов

Формулирование цели и задач исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДОЛОГИЯ И ОБЩАЯ МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Методологическое обеспечение технологической подготовки аддитивного производства методом селективного электронно-лучевого плавления

2.1.1. Функциональная модель технологической подготовки производства изделий аддитивного производства

2.1.1.1. Методика оценки инновационного потенциала предприятия

2.1.1.2. Методика разработки классификационной модели объектов аддитивного производства

2.2. Общая методика экспериментальных исследований

2.2.1. Исследуемый материал и его свойства

2.2.2. Экспериментальные методики и оборудование

2.2.2.1. Методика и оборудование для изготовления образцов по технологии селективного электронно-лучевого плавления

2.2.2.2. Методика и оборудование для оценки шероховатости

2.2.2.3. Методика и оборудование для исследования пористости материала

2.2.2.4. Методика проведения металлографических исследований

2.2.2.5. Методика и оборудование для измерения микротвердости

2.2.2.6. Методика и оборудование для оптической микроскопии

2.2.2.7. Методика и оборудование для электронной микроскопии

2.2.2.8. Методика и оборудование для статистического размерного анализа исходного порошкового материала

2.2.2.9. Методика и оборудование для высокоскоростной электрохимической обработки

2.2.2.10. Методика и оборудование для электронно-лучевой обработки

2.2.2.11. Методика и оборудование для оценки механических свойств

2.2.2.12. Оценка достоверности измерений

Выводы по Главе

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ИЗДЕЛИЙ СЕЛЕКТИВНОГО ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОГО ПЛАВЛЕНИЯ

3.1. Анализ и оценка свойств исходного порошкового материала

3.2. Микрогеометрия поверхности образцов, полученных селективным электронно-лучевым плавлением

3.2.1. Микрогеометрия вертикальных поверхностей

3.2.1.1. Физическая модель влияния параметров режимов контурирова-ния и штриховки на микрогеометрию поверхности

3.2.1.2. Влияние параметров режима контурирования на шероховатость поверхности

3.2.1.3. Влияние параметров режима штриховки на шероховатость поверхности

3.2.2. Микрогеометрия горизонтальных поверхностей

3.2.2.1. Прикромочный эффект

3.2.3. Микрогеометрия наклонных поверхностей

3.2.3.1. Систематическая погрешность микрогеометрии поверхности,

обусловленная послойным характером построения

3.2.4. Модель формирования микрогеометрии при селективном электронно-лучевом плавлении

3.3. Пористость заготовок селективного электронно-лучевого плавления

3.4. Микротвердость и микроструктура заготовок селективного электронно-лучевого плавления

3.4.1. Микротвердость

3.4.2. Микроструктура

3.4.3. Механические свойства

Выводы по Главе

ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ОКОНЧАТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА

4.1. Электрохимическая обработка поверхностей плоских образцов, полученных по технологии селективного электронно-лучевого плавления

4.1.1. Обработка в базовом хлоридном растворе

4.1.2. Влияние анионного состава водного электролита на выравнивание исходной микрогеометрии заготовки аддитивного производства

4.1.2.1. Выравнивание микрогеометрии при электрохимической обработке

4.1.2.2. Исследование морфологии поверхности в процессе обработки

4.1.3. Теоретическое обоснование механизма выравнивания при электрохимической обработке

4.2. Электронно-лучевая обработка поверхностей плоских образцов, полученных по технологии селективного электронно-лучевого плавления

4.3. Выбор эффективного метода снижения шероховатости

Выводы по Главе

ГЛАВА 5 ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗДЕЛИЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

5.1. Рекомендации по проектированию технологических процессов с

применением селективного электронно-лучевого плавления

5.1.1. Основные технологические характеристики технологии селективного электронно-лучевого плавления

5.1.1.1. Нормирование операции построения изделия методом селективного электронно-лучевого плавления

5.1.1.2. Себестоимость операции построения изделия методом селективного электронно-лучевого плавления

5.1.1.3. Производительность обработки

5.1.1.4. Точность заготовки аддитивного производства, полученной методом селективного электронно-лучевого плавления

5.1.1.5. Качество поверхностного слоя, генерируемого при селективном электронно-лучевом плавлении

5.2. Особенности технико-экономического обоснования аддитивно-субтрактивного производства с применением заготовки, полученной селективного электронно-лучевого плавления

5.3. Технологические рекомендации по назначению параметров режима

5.3.1. Общие положения

5.3.2. Требования к материалам

5.3.3. Требования к оборудованию

5.3.4. Параметры процесса изготовления заготовки аддитивного производства

5.4. Технологический процесс изготовления деталей типа угловых волноводных переходов из титанового сплава Ть6А1-4У методом селективного электронно-лучевого плавления

Выводы по Главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК АББРЕВИАТУР И СОКРАЩЕНИЙ

АП - аддитивное производство

АСП - аддитивно-субтрактивное производство

АТ - аддитивные технологии

АФ - аддитивное формообразование

ГИП - горячее изостатическое прессование

ГП - газовые поры

ЕИ - единичный индикатор

ЕСТД - единая система технологической документации

ИИ - идентификационный индекс

ИП - инновационный потенциал

ИПП - инновационный потенциал предприятия

ИПТ - инновационный потенциал технологии

КИМ - коэффициент использования материала

КТП - конструктивно-технологическая проблема

ЛО - лазерная обработка

НИР - научно-исследовательская работа

НПИ - номенклатурный перечень изделий

ОКР - опытно-конструкторская работа

ОП - поры, вызванные отсутствием плавления

ОТКД - Общероссийский технологический классификатор деталей

ПДПП - плавление электрической дугой с подачей проволоки

ПЛО - прямое лазерное осаждение

ПУ - проверка условия

СЛП - селективное лазерное плавление

СТО - средство технологического оснащения

СЭЛП - селективное электронно-лучевое плавление

СЭХО - струйная электрохимическая обработка

ТП - технологический процесс

ТПП - технологическая подготовка производства

ТЭО - технико-экономическая оценка

УКТ - уровень качества технологии

УП - усадочные поры

УТЭО - укрупненная технико-экономическая оценка ЭЛО - электронно-лучевая обработка

ЭЛПП - электронно-лучевое плавление с подачей проволоки

ЭХО - электрохимическая обработка

ЭХРО - электрохимическая размерная обработка

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологической подготовки производства изделий, изготовленных селективным электронно-лучевым плавлением»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Технологии аддитивного производства (АП), основанные на взаимодействии концентрированных потоков энергии с веществом, созданы в конце 90-х - начале 2000-х годов и интенсивно развиваются в индустриально развитых странах. Актуальной задачей АП является развитие аддитивных технологий (АТ) изготовления изделий из металлов и сплавов, темпы использования которых в последние годы значительно возросли. Установлена эффективность применения таких АТ в производстве наукоемкой авиационной и ракетно-космической техники, в которой широко применяются титановые сплавы. Из-за высокой химической активности этих материалов технология селективного электронно-лучевого плавления (СЭЛП), которая реализуется в вакууме, является перспективной.

АТ СЭЛП относится к передовым цифровым интеллектуальным производственным технологиям. Ее практическое применение сдерживается недостаточной изученностью протекающих физических и химических процессов, отсутствием, в ряде случаев, адекватных математических моделей, практическим отсутствием нормативно-справочной базы, ограниченным парком оборудования, недостаточным развитием технологических основ разработки процессов, обеспечивающих социально-экономическую эффективность.

Основным недостатком технологии СЭЛП является высокая шероховатость поверхности (Яа = 30-50 мкм) и относительно низкая точность (1Т = 13-14) получаемых изделий. Этот недостаток существенно снижает конкурентоспособность метода и сдерживает его промышленное применение в связи с невозможностью выпуска на этапе АП конечной продукции современного машиностроения. Таким образом, этап аддитивного формообразования заканчивается получением заготовки АП, требующей дополнительной обработки, то есть, переходом на технологии ад-дитивно-субтрактивного производства (АСП) с соответствующим снижением технико-экономической эффективности в результате дополнительных ресурсозатрат.

В связи с этим знание механизма формирования микрогеометрии поверхности позволит систематизировать и упорядочить исследования по вопросу снижения шероховатости поверхности в процессе СЭЛП, а также по поиску эффективных методов и средств снижения шероховатости на стадии дополнительной обработки. Важной задачей является определение припуска на дополнительную обработку, величина которого определяет трудоемкость дополнительных работ и соответствующие затраты.

Исследование методологических вопросов технологической подготовки АП и АСП, в том числе разработка общего алгоритма организации АП, создание частных методик выполнения его отдельных этапов, позволят ускорить переход на АП и АСП, минимизировать издержки, повысить уровень организации и управления АП.

Построение и анализ физических и математических моделей, описывающих механизмы формирования микро- и макрогеометрии поверхностей, формируемых при построении заготовки АП методом СЭЛП, являются неотъемлемой частью при определении технологических характеристик, таких как показатели качества поверхностного слоя и точность изделия, производительность и себестоимость его изготовления.

Разработка рекомендаций по проектированию технологий СЭЛП изделий из металлов и сплавов, методов оценки показателей уровня качества этих технологий, а также расширение нормативно-справочной базы для проектирования необходимы для практического применения метода СЭЛП и получения изделий высокого качества с минимальными ресурсозатратами.

Степень разработанности темы. Большой вклад в развитие электронно-лучевых технологий внесли российские ученые: Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев, А.И. Рудской, Ю.А. Озеров, С.Ю. Кондратьев, В.К. Драгунов, А.В. Щербаков и другие. Следует отметить работы в области технологий СЭЛП таких зарубежных ученых, как A. Classen, C. Korner (Germany), L.E. Murr, Z. Wang, X. Wang (USA), S.J. Smith, S. Tammas-Williams, R.K. Leach (UK), M. Galati, G. Rizza (Italy).

Анализ опубликованных статей показывает, что основное направление исследований в этой области связано с проблемами микро-металлургии и материа-

ловедения, то есть, получения заданного качества материала. Однако вопросы ТП АП и связанные с этим вопросы повышения уровня качества технологий АП мало исследованы. В силу того, что АП не всегда обеспечивает получение требуемых свойств изделий из металлов и сплавов и предполагает их дополнительную обработку, появилась и разрабатывается концепция АСП, многие аспекты которой требуют дальнейшей разработки.

Цель работы: разработка методологического и технологического обеспечения подготовки производства изделий из титановых сплавов методом СЭЛП

Задачи работы:

1. Разработка и анализ алгоритмической модели технологической подготовки АП (ТПП АП) методом СЭЛП и разработка частных методик реализации ее отдельных этапов.

2. Исследование физико-механических свойств исходных порошков для производства изделий, полученных методом СЭЛП.

3. Исследование процесса формирования и оценка основных показателей качества поверхностного слоя при СЭЛП: микрогеометрии поверхности, плотности материала, микроструктуры и микротвердости.

4. Разработка классификационной модели механизмов формирования шероховатости поверхности и применение модели для анализа шероховатости поверхностей различной пространственной ориентации в процессе СЭЛП.

5. Статистический анализ формирования шероховатости вертикальной боковой поверхности изделий и влияние на нее параметров режима штриховки.

6. Исследование процессов и сравнительная характеристика перспективных технологий дополнительной обработки (электрохимическая, электронно-лучевая) для повышения качества поверхностного слоя изделий АП, полученных методом СЭЛП.

7. Разработка практических рекомендаций по проектированию технологических процессов с применением метода СЭЛП, выявление особенностей технико-экономического обоснования АСП с применением заготовки, полученной СЭЛП,

разработка и апробация технологии изготовления изделия ракетно-космической техники.

Объект и предмет исследования. Объект исследования - процессы и технологии АП методом СЭЛП. Предмет исследования - методологическое и экспериментально-теоретическое обеспечение технологической подготовки АСП изделий из титановых сплавов с применением заготовок АП (СЭЛП).

Научная новизна работы:

1. Разработана алгоритмическая модель процесса технологической подготовки АП, предложены и апробированы методика оценки инновационного потенциала предприятия, внедряющего АП, и оригинальная методика разработки номенклатурного перечня изделий АП, использование которых позволяет ускорить решение организационно-технических задач на ранних этапах проведения ТП АП.

2. Впервые проведен статистический анализ параметров шероховатости изделий, полученных при различных режимах СЭЛП. Установлено, что практические кривые распределения параметра шероховатости вертикальных стенок для различных режимов штриховки характеризуются коэффициентами асимметрии 0,13-0,2 (правая асимметрия). Различие между эмпирическим и теоретическим распределениями имеет статистически значимый характер. Это означает, что в процессе формирования микрогеометрии участвуют систематические факторы, которые выявлены и проанализированы в работе.

2.а. Предложена обобщенная модель формирования микрогеометрии поверхности изделия, полученного методом СЭЛП, которая адаптирована для анализа процессов построения поверхностей с различным пространственным расположением.

3. Впервые установлено влияние режима штриховки на параметр Ях шероховатости вертикальной стенки построения (до 19% номинальной величины Ях) и обоснована гипотеза, поясняющая полученный результат.

4. Экспериментально обоснована гипотеза о том, что зависимость пористости Ti-6Al-4V от линейной плотности энергии пучка электронов имеет минимум в диапазоне значений линейной плотности энергии от 200 до 275 Дж/м.

5. Предложена и апробирована модель электрохимического выравнивания микрогеометрии поверхности, основанная на динамике поверхностной оксидной пленки в локальных условиях растворения впадины и выступа, позволяющая объяснить высокую скорость выравнивания (до 90% за 30 с электролиза) при отсутствии дефектов растравливания по границам зерен.

Практическая значимость результатов работы:

1. Разработаны технологические рекомендации по проектированию эффективных технологических процессов производства изделий ракетно-космической техники с применением технологий СЭЛП.

2. Получены экспериментальные данные по влиянию параметров режима на шероховатость поверхности изделий СЭЛП, установлено отсутствие специфического дефектного слоя в поверхностном слое объекта построения, что может служить основой формирования нормативно-справочной базы для аналитического расчета припусков на дополнительную обработку.

3. Выполнено сравнительное исследование различных методов дополнительной обработки (электрохимическая, электронно-лучевая) изделий СЭЛП из титанового сплава для выявления области их эффективного применения.

4. Созданы, апробированы и приняты к использованию (АО КБХА, г. Воронеж) методические рекомендации по классификации, формированию и расширению номенклатуры изделий АСП предприятий авиационно-космической техники.

5. Разработаны, апробированы и приняты к использованию (АО «НПО Лавочкина», г. Москва) технологические рекомендации по изготовлению угловых волно-водных переходов из титанового сплава Т1-6А1-4У методом СЭЛП. Разработан и обоснован маршрутный технологический процесс изготовления угловых волновод-ных переходов из титанового сплава Т1-6А1-4У методом СЭЛП.

6. Материалы диссертации используются в учебном процессе кафедры технологий и оборудования машиностроения Московского политехнического университета в лекционном курсе «Основы аддитивных технологий».

Положения, выносимые на защиту:

1. Алгоритмическая модель организационно-технических мероприятий и ме-

тодическое обеспечение малоизученных этапов и процедур при ТПП АП изделий из металлов и сплавов.

2. Закономерности, описывающие влияние режима построения на параметры микрогеометрии изделий, полученных методом СЭЛП.

3. Особенности формирования показателей качества поверхностного слоя изделий СЭЛП: шероховатости поверхности, пористости, микротвердости и микроструктуры материала.

4. Модель электрохимического выравнивания микрогеометрии поверхности, основанная на динамике поверхностной оксидной пленки в локальных условиях растворения выступа и впадины.

5. Сравнительные технологические характеристики различных методов дополнительной обработки (электрохимическая, электронно-лучевая) изделий СЭЛП из титанового сплава и области их эффективного применения.

6. Технологические рекомендации по проектированию эффективных технологических процессов производства изделий с применением технологий СЭЛП.

Достоверность

Теоретические исследования основывались на теории теплопроводности с учетом плавления и испарения твердых тел. Результаты экспериментальных исследований получены на современных аттестованных приборах и оборудовании с использованием стандартных методик. Показана сходимость теоретических исследований и экспериментальных результатов. Достоверность разработанных практических рекомендаций подтверждается их производственной апробацией.

Личный вклад

Проведен анализ факторов, сдерживающих практическое применение технологии СЭЛП. Разработана и проанализирована алгоритмическая модель ТП АП методом СЭЛП, разработаны частные методики реализации ее отдельных этапов. Проведено исследование физико-механических свойств исходных порошков. Проведены исследование процесса формирования и оценка основных показателей качества поверхностного слоя при СЭЛП. Разработана классификационная модель механизмов формирования шероховатости поверхностей различной простран-

ственной ориентации в процессе СЭЛП. Проведен статистический анализ формирования шероховатости вертикальной боковой поверхности изделий и влияние на нее параметров режима штриховки. Проведено исследование и выполнен сравнительный анализ перспективных технологий дополнительной обработки. Разработаны практические рекомендации по проектированию технологических процессов с применением метода СЭЛП. Разработана технология изготовления изделия ракетно-космической техники.

Апробация результатов исследования

Основные результаты работы доложены на Международных молодёжных научных конференциях «Гагаринские чтения» (Москва, XLV, 2019 г., XLVI, 2020 г., XLVII, 2021 г.); на Всероссийских межотраслевых молодёжных конкурсах научно-технических работ и проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики» (Москва, XI, 2019 г., XII, 2020 г.).

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 15 научных статей, из них 6 -в журналах, рекомендованных ВАК при Минобрнауки России, 3 - в журналах, индексируемых в базах данных Scopus и Web of Science. Общий объем составляет: 9,98 п.л./3,25 п.л.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и заключения, списка литературы из 230 наименований, изложенных на 224 страницах, и приложения на 184 страницах. Диссертация включает 97 рисунков и 133 таблицы.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОБЛЕМЫ И ФОРМУЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Технологическая подготовка аддитивно-субтрактивного производства

1.1.1. Сравнительная характеристика, состояние и перспективы развития технологии селективного электронно-лучевого плавления

За последние 20...25 лет сформировался интенсивно развивающийся, инновационный сегмент технологии машиностроения - АТ размерного формообразования и соответствующие АП. Появился и интенсивно развивается мировой рынок таких технологий, оборудования и услуг, развернут широкий фронт научно-исследовательских (НИР) и опытно-конструкторских работ (ОКР), начата подготовка квалифицированных кадров, появилась предметно ориентированная научная и учебно-методическая литература [1-4]. Развивается понятийный аппарат этой области технологических знаний, проводятся интенсивные работы по стандартизации и сертификации продукции [5, 6]. Среди основных направлений развития данного сегмента технологий выделяют: увеличение объема и систематизацию новых знаний, кибербезопасность, разработку процессов дополнительной обработки, стандартизацию [7].

В [5, 6] представлена классификация категорий (типов) технологий АП, отличающихся по физическим принципам переноса энергии и материала в зону построения и механизмом соединения частиц материала между собой (Таблица 1).

Таблица 1 .

Классификация категорий (типов) технологий АП в международном и отечествен-

ном стандартах

Классификация категорий АП технологий по ISO/ASME [5] № п/п Классификация типов процесса по ГОСТ Р 57558-2017 [6]

Binder Jetting 1 Струйное нанесение связующего

Таблица 1 (окончание)

Классификация категорий АП № Классификация типов процесса по

технологий по ISO/ASME [5] п/п ГОСТ Р 57558-2017 [6]

Directed Energy Deposition (DED) 2 Прямой подвод энергии и материала

Material Extrusion 3 Экструзия материала

Material Jetting 4 Струйное нанесение материала

Powder Bed Fusion (PBF) 5 Синтез на подложке

Sheet Lamination 6 Листовая ламинация

Vat Photopolymerization 7 Фотополимеризация в ванне

АТ второго и пятого типов (категорий), относящиеся, преимущественно, к производству изделий из металлов и сплавов, интенсивно развиваются, ориентированы на производство конечной продукции и представляют наибольший интерес для машиностроения [8]. Все большее распространение в авиационно-космических отраслях машиностроения получают технологии, основанные на применении концентрированных потоков лазерного излучения и пучков электронов для плавления исходного материала благодаря возможности резкого сокращения цикла ТПП сложных изделий из металлов и сплавов [9-12]. Этот фактор особенно важен в условиях опытно-экспериментального, единичного и мелкосерийного производства новой техники, поскольку позволяет существенно сократить сроки создания инновационной наукоемкой продукции, снизить удельные ресурсозатраты, освоить новые рынки или ниши [12].

Синтез на подложке (Powder Bed Fusion - PBF) основан на селективном плавлении предварительно нанесенного порошкового слоя концентрированным потоком энергии, область взаимодействия с веществом которого перемещается по заданной программе [1, 3]. Прямой подвод энергии и материала (Directed Energy Deposition - DED) основан на плавлении присадочной проволоки или порошкового материала, непрерывно подаваемых с заданной скоростью в ванну расплава в зоне построения. Основное отличие этих типов аддитивного формообразования (АФ)

заключается в пространственно-временном распределении подачи вещества и энергии в рабочую зону, где происходит преобразование состояния материала.

В Таблице 2 представлена сравнительная характеристика конкурирующих методов АП изделий из металлов и сплавов, таких как ПЛО (прямое лазерное осаждение), СЛП (селективное лазерное плавление), СЭЛП, ПДПП (плавление электрической дугой с подачей проволоки), ЭЛПП (электронно-лучевое плавление с подачей проволоки) и приведена их сравнительная характеристика по данным работ [13-17]. Там же указана наиболее употребляемая англоязычная аббревиатура этих методов.

Таблица 2.

Сравнительная характеристика некоторых технологий АП

Исходный материал, вид АП [28] Технология Толщина слоя, мкм Скорость осаждения, см3/ч Точность построения, мм Яа, мкм Р, % Сос, МПа

1 2 3 4 5 6 7

Порошок, РБР СЛП (8ЬМ) 20-100 До 100 ±0,05 5-40 0,10,5 100500

Порошок, РБР СЭЛП (ЕБМ) 50-200 До 80 ±0,13 25130 0,10,3 Низкие

Порошок, БЕБ ПЛО (БЬБ) — До 250 ±0,05 0,2413 0,010,27 -

Проволока, БЕБ ПДПП ^ААМ) До 1500 До 800 ±0,2 200 - Высокие

Проволока, БЕБ ЭЛПП (ЕБАМ) До 3000 До 4000 Низкая 200 Менее 0,2 Низкие

Примечания: р - пористость, Оос - остаточные напряжения после АП. В скобках - принятые аббревиатуры на английском языке. Точность построения - для размеров вдоль направления построения

Как видно, рассмотренные технологии PBF заметно уступают технологиям DED по производительности, но обеспечивают большую точность построения и относительно низкую шероховатость поверхности. Это означает, что для получения товарной продукции потребуется меньший объем дополнительной обработки (меньший припуск), что способствует соответствующему снижению трудоемкости и себестоимости изготовления изделия.

Технология СЭЛП уступает СЛП по показателям точности и шероховатости поверхности, но обеспечивает более низкий уровень остаточных напряжений, относительно низкое коробление изделий при остывании, что позволяет в ряде случаев исключить дорогостоящие операции термической обработки (отжиг или горячее изостатическое прессование). Кроме того, СЭЛП обеспечивает высокую плотность и качество материала изделия, поскольку технологический процесс (ТП) протекает в вакууме [13]. Эта особенность СЭЛП важна также при обработке материалов, активно взаимодействующих с компонентами воздуха при нагреве, в частности, при обработке сплавов на основе титана. Поэтому, технологические возможности представленных конкурирующих технологий рассматривают с учетом их достоинств и недостатков.

Данные Таблицы 2 подтверждают, что получить товарную продукцию из металлов и сплавов в результате использования АТ удается далеко не всегда. Как правило, получают заготовку АП [6] и производят дополнительную обработку в объеме, необходимом для получения требуемых свойств готового изделия [18-21].

С другой стороны, исследователи NASA считают перспективными технологии, в которых АТ используются на последующих этапах обработки заготовки для достраивания особо сложных конструктивных элементов пространственных структур [22]. Использование технологии СЭЛП для формирования новых функций имеющейся детали или ее фрагмента является мало исследованным направлением [23].

Таким образом, целесообразно рассматривать аддитивно-субтрактивные технологические процессы, полагая, что АП является частным случаем, применимым для относительно простых деталей [24].

Большинство работ по тематике СЭЛП посвящено исследованию металлур-

гических процессов, протекающих в области взаимодействия пучка электронов с материалом (диаметр пучка ~200 мкм, мощность - до 3 кВт, скорость нагрева-охлаждения расплава - 103.. ,106 К/с), структурно-фазовым превращениям материала при высоких скоростях нагрева-охлаждения и механическим характеристикам материала в условиях статического и циклического нагружения [13, 15, 18-20].

Технологические характеристики СЭЛП такие, как точность формообразования, качество поверхностного слоя, технологическая надежность, и влияние на них параметров режима изучены недостаточно [21, 25, 26]. Нет единой точки зрения на распределение пор по объему заготовки АП, отсутствуют апробированные данные по короблению заготовок АП. Мало работ, посвященных технико-экономической оценке (ТЭО) эффективности АП и аддитивно-субтрактивного производства (АСП) [24, 27, 28], не решены или не привязаны к специфике АП многие методологические и организационно-технические вопросы ТПП [29, 30].

Большинство публикаций, посвященных дополнительной обработке заготовок АП, содержат сведения о технологических возможностях различных методов полирования поверхности [13, 15, 18]. Однако, анализ результатов апробации изготовления изделий, имеющих конструктивные элементы с высокими требованиями по точности размеров, формы и взаимного расположения поверхностей, показывает, что дополнительная обработка может содержать достаточно большое число взаимосвязанных операций и характеризоваться относительно высокой трудоемкостью и себестоимостью. В этом случае целесообразность применения заготовки АП не всегда очевидна и требует ТЭО, которое сводится не только к оценке изменения себестоимости единицы продукции при переходе к заготовке АП, но и к учету ряда факторов, связанных с иными преимуществами АП [24].

Таким образом, объективно существует конструктивно-технологическая проблема (КТП): разработка технологического обеспечения аддитивно-субтрак-тивного производства наукоемких изделий из современных и перспективных металлов и сплавов на стадии технологической подготовки производства. Эта проблема отвечает требованиям ГОСТ Р 55977 [31] и включает в себя методологиче-

ский, научный, собственно технологический и технико-экономический аспекты, которые рассмотрены ниже.

Следует отметить тенденцию к формированию в России научных школ в этой области знаний, которые являлись и являются мощным инструментом развития соответствующих научных направлений [32].

Заметный вклад в исследование, освоение и популяризацию технологий АП изделий из металлов и сплавов внесли отечественные ученые Григорьянц А.Г., Драгунов В.К., Зленко М.А., Каблов Е.Н., Попов А.А., Рудской А.И., Шишковский И. В., Щербаков А.В., Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В., Озеров Ю.А., Кондратьев С.Ю. и другие. Среди зарубежных ученых следует отметить A. Classen, C. Korner, L.E. Murr, Zh. Wang, R.K. Leach, S.J. Smith, S. Tammas-Williams.

Высокие темпы расширения числа публикаций в области СЭЛП, развитие рынка технологического оборудования и услуг свидетельствуют о перспективности его применения в производстве наукоемкой продукции машиностроения [33, 34]. Проведение процесса построения изделия в вакууме обусловливает перспективность его применения в условиях жизнедеятельности человека в космическом пространстве [26]. Выделим также перспективность создания гибридных (комбинированных) методов и технологий на базе процессов АП, обеспечивающих новые возможности технологии машиностроения [35].

1.1.2. Методологическое обеспечение технологической подготовки аддитивного производства

В процессе освоения технологий СЭЛП и СЛП выявляются и анализируются научные, организационные, технологические и иные проблемы, которые необходимо решить для их успешного использования [18]. Так, в процессе проведения проекта LCUSP NASA по проверке возможности снижения себестоимости ЖРД за счет использования АП определились следующие проблемы [9]:

- недостаточность знаний о процессах взаимодействия концентрированных потоков энергии с веществом в условиях СЛП или СЭЛП порошковых материалов;

- низкая производительность существующего оборудования;

- невысокий уровень методического и технического обеспечения процессов изготовления и контроля качества исходных материалов и конечных изделий.

В дополнение, необходимо отметить недостаточный уровень методологического обеспечения стадии ТПП АП, в первую очередь, оценки технологичности и проектирования технологий АП изделий из металлов и сплавов. Моделирование процесса принятия технологических решений на этом уровне мало изучено [36]. Базы справочно-нормативных данных АП только создаются. Ограничена, особенно в технологии СЭЛП, номенклатура доступного оборудования, диапазон регулирования параметров режима существующих установок достаточно узкий [37].

Сказанное выше подчеркивает роль НИОКР в процессе освоения АП. АТ являются наукоемкими и требуют для своей разработки и адаптации привлечения НИОКР, а в некоторых случаях - проведения фундаментальных исследований. В связи с незавершенностью базы технологических знаний в этой области, проведение опытно-экспериментальных работ на стадии ТПП следует учитывать и планировать не только в отраслевых научно-исследовательских институтах, но и на конкретных предприятиях. Расширение базы экспериментальных результатов, их обобщение и представление в виде технологических рекомендаций - приоритетная задача текущего этапа развития АТ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Краснова Екатерина Витальевна, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Аддитивные технологии. Материалы и технологические процессы: монография/ А.И. Рудской [и др.]. СПб.: ПОЛИТЕХ-ПРЕСС, 2021. 516 с.

2. Шишковский И. В. Основы аддитивных технологий высокого разрешения. СПб.: Изд-во Питер, 2015. 348 с.

3. Лазерные аддитивные технологии в машиностроении: учебное пособие / А. Г. Григорьянц [и др.], под ред. А.Г. Григорьянца. М: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. 278 с.

4. Гибсон Я., Розен Д., Стакер Б. Технологии аддитивного производства. Пер. с англ. Под ред. Шишковского И.В. М.: Техносфера, 2016. 656 с.

5. ISO/ASTM 52900:2021(E) Additive manufacturing - General principles - Fundamentals and vocabulary. ISO/ASTM International. 2021. 6 p.

6. ГОСТ Р 57558-2017/IS0/ASTM 52900:2015 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Ч. 1. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2018. 12 с.

7. Frazier W. E. Metal Additive Manufacturing: A Review// Journal of Materials Engineering and Performance, 2014. 23(6). P. 1917-1928. doi:10.1007/s11665-014-0958-z

8. Наукоемкие технологии машиностроительного производства. Физико-химические методы и технологии / Ю.А. Моргунов [и др.]. Под ред. Б.П. Саушкина. М.: Форум, 2013. 928 с.

9. Additive manufacturing a liquid hydrogen rocket engine / Jones Carl P. [et al.]. NASA, 2016. 8 p.

10. Metal additive manufacturing in the commercial aviation industry: A review / Gisario A. [et al.] // Journal of manufacturing systems, 2019. 53. P. 124-149. https://doi.org/10.1016/jjmsy.2019.08.005

11. Metal Additive Manufacturing in Aerospace: A Review/ B. Bakey-Milner [et al.]. Materials Design, 2021. 110008. 209 p. DOI: 10.1016/j.matdes.2021.110008.

12. Моргунов Ю.А., Саушкин Б.П. Аддитивные технологии для авиакосмической техники // Аддитивные технологии. 2016. №1. С. 30-38.

13. Körner C. Additive manufacturing of metallic components by selective electron beam melting — a review // International Materials Reviews, 2016. 61. P. 361 - 377.

14. Жуков В. В., Григоренко Г. М., Шаповалов В. А. Аддитивное производство металлических изделий (обзор) // Автоматическая сварка. 2016. 753. №56. С. 148-153.

15. Additive Manufacturing of Titanium Alloys by Electron Beam Melting: A Review / Zhang L. C. [et al.] // Advanced Engineering Materials, 2018. 20(5). 1700842. 16 p.

16. Wire-feed additive manufacturing of metal components: technologies, developments and future interests / Din D. [et al.] // Int J Adv Manuf Technol ,2015. 81. P. 465481. https://doi.org/10.1007/s00170-015-7077-3

17. Fuchs J., Schneider C., Enzinger N. Wire-based additive manufacturing using an electron beam as heat source // Weld World, 2018. 62. P. 267-275. https://doi.org/10.1007/s40194-017-0537-7

18. Khan M.A., Jappes J.T.W. (eds) Innovations in Additive Manufacturing. Springer Tracts in Additive Manufacturing. Springer Cham, 2021. 332 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030- 89401-6_8

19. Dutta B., Froes F. H. Additive Manufacturing of Titanium Alloys: State of the Art, Challenges, and Opportunities. Elsevier Inc., 2016. 94 p.

20. S. Liu, Yung C. Shin Additive manufacturing of Ti-6Al-4V alloy: A review // Materials & Design, 2019. Volume 164. 15. P. 107-152.

21. J. Zhang, Y.J. Lee, H.A. Wang Brief Review on the Enhancement of Surface Finish for Metal Additive Manufacturing // Met. Mater. Eng., 2021. 7. P. 1-14.

22. K. M. Taminger, R.A. Hafley Electron Beam Freedom Fabrication for Cost Effective Near-Net Shape Manufacturing/ Proceeding of NATO/RTO AVT-139 Spe-cialists Meeting on Cost Effective Manufacture via Net Shape Processing (Amster-dam), 2006. 10 p.

23. Building new entities from existing titanium part by Electron Beam Melting: Micro-structures and mechanical properties/ Mandil G. [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016. 85. P.1835-1846. 10.1007/s00170-015-8049-3.

24. Моргунов Ю.А., Саушкин Б.П. Технико-экономические аспекты аддитивного формообразования// Наукоемкие технологии в машиностроении. 2016. № 7, С. 4-8.

25. Краснова Е.В., Саушкин Б.П. Аддитивное формообразование изделий из металлов и сплавов пучком электронов. Селективное плавление (часть 1)// Аддитивные технологии. 2021. №1, С. 30-41.

26. Краснова Е.В., Саушкин Б.П. Аддитивное формообразование изделий из металлов и сплавов пучком электронов. прямая подача энергии и материала в зону плавления (часть 2)//Аддитивные технологии. 2021. №2, С. 30-43.

27. D. S. Thomas, S.W. Gilbert Costs and Cost Effectiveness of Additive Manufacturing. A Literature Review and Discussion. NIST Special Publication 2014. 1176. p.12.

28. Atzeni E. and Salmi A. Economics of Additive Manufacturing Fore End-Usable Metal Parts // Int. J. Adv. Manuf. Tech., 2012. 62 [9]. P. 1147-1155.

29. Krasnova E.V., Saushkin B.P., Shandrov B.V. Preproduction Engineering in Additive Manufacturing. In: Radionov A.A., Gasiyarov V.R. (eds) Proceedings of the 7th International Conference on Industrial Engineering (ICIE). 2021, V. II. P. 261-268/Lec-ture Notes in Mechanical Engineering. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85230-6.

30. Система планирования и подготовки аддитивного производства / В.Г. За-сканов [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2018. Т.20, №6. С.14-23.

31. ГОСТ Р 55977 Система технологического обеспечения разработки и постановки на производство изделий космической техники. М.: Стандартинформ, 2014. 10 с.

32. Развитие прикладных научных исследований в машиностроении России/ Е.В. Краснова [и др.] // Экономика промышленности, 2021. 14(3), С. 274-287. https://doi.org/10.17073/2072-1633-2021-3-274-287

33. Аналитическое исследование. Рынок технологий 3D-ne4ara в России и мире. Группа «Деловой профиль» | MGI Worldwide. 2020. 15 с.

34. Евтодьева М.Г. Аддитивное производство и дополненная реальность как новые производственные технологии в авиационной отрасли// Вестник МГИМО. 2020. 13(5), С. 307-330.

35. Краснова Е.В., Саушкин Б.П. Гибридные технологии и оборудование //Журнал «Аддитивные технологии». 2021. №4. С. 48-58.

36. Zhang Y., Bernard A. An integrated decision-making model for multi-attributes decision-making (MADM) problems in additive manufacturing process planning // Rapid Prototyping Journal. 2014. 20(5). Р. 377-389.

37. Abdeen D., Palmer B.R. Effect of processing parameters of electron beam melting machine on properties of Ti parts // Rapid Prototyping Journal. 2016. 22(3). P. 609-620. DOI: 10.1108/RPJ-09-2014-0105.

38. Моргунов Ю.А. Саушкин Б.П. Машиностроение в условиях инновационной парадигмы развития производственных систем. М.: Изд-во Московского политеха, 2019. 348 с.

39. Моргунов Ю. А. Инновационный потенциал технологии как мера ее инвестиционной привлекательности // Россия: тенденции и перспективы развития.

2016. №11-2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/innovatsionn.yy-potentsial-tehnologii-kak-mera-ee-investitsionnoy-privlekatelnosti (дата обращения: 08.06.2021).

40. Имайкина О. И. Анализ инновационного потенциала предприятия как инструмент определения его внутренних возможностей // Известия ВУЗов, Поволжский регион. Общественные науки. Экономика. 2014. № 3 (31) С.211-223.

41. Теребова С. В. Инновационный потенциал предприятия: структура и оценка // Научные труды: Институт народнохозяйственного прогнозирования РАН.

2017. №15. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/innovatsionnyy-potentsial-predpriyatiya-struktura-i-otsenka (дата обращения: 04.03.2020).

42. Особенности инновационной деятельности в области машиностроения /Краснова Е.В. [и др.] // Экономика в промышленности, 2021.14(1). С. 32-41.

43. W. Gao, Yu. Zhand, D. Ramanujan et al The Status, Challenges, and Future of Additively Manufacturing in Engineering //Computer-Aided Design .2015. 69. P. 65-89.

44. Li Q., Kucukkoc I., Zhang D. Production planning in additive manufacturing and 3D printing// Computers and Operations Research. 2017. 83. P.157-172. Doi: 10.1016/j.cor2017.01.013

45. Общероссийский технологический классификатор деталей (ОТКД) ОК 021-95. В редакции от 05.01.2024. М.: ИПК Издательство стандартов, 2024. 181 с.

46. Классификатор технологических операций машиностроения и приборостроения 185 151. М.: Изд-во стандартов, 1987. 74 с.

47. ГОСТ 14.004-83 ЕСТПП Терминология. Основные положения, термины и определения основных понятий. М.: Издательство стандартов, 1983. 12 с.

48. ГОСТ Р 50995.3.1.-1997 Технологическое обеспечение создания продукции. Технологическая подготовка производства. М.: Изд-во стандартов, 1997. 17 с.

49. ГОСТ 3.1119-83 ЕСТД Общие требования к комплектности и оформлению комплектов документов на единичные технологические процессы. М.: Стандартин-форм, 2012. 16 с.

50. Additive manufacturing: scientific and technological challenges, market uptake and opportunities/ Tofail S.A.M.[et al.] // Mater Today, 2018. 21. P. 22-37. Doi. org/ 10. 1016/j. mattod. 2017. 07. 001.

51. A. Klassen, A. Bauereib and C. Korner. Modelling of electron beam absorption in complex geometries // J. Phys. D: Appl. Phys, 2014. 47. 065307. 11 p. doi:10.1088/0022-3727/47/6/065307

52. Effects of Processing Parameters on Surface Roughness of Additive Manufactured Ti-6Al-4V via Electron Beam Melting/ P. Wang [et al.] // Materials, 2017. 10. 1121. 11 p. Doi:10.3390/ma10101121

53. Additive manufacturing processes for metals and effects of defects on mechanical strength: a review/ C. Bellini [et al.] // Procedia Structural Integrity. 33. P. 498-508. D0I:10.1016/j.prostr.2021.10.057

54. Краснова Е. В., Моргунов Ю. А., Саушкин Б. П. Морфология пор и пространственных пустот в образцах из сплава TI-6AL-4V, полученных селективным электронно-лучевым плавлением // Электрометаллургия. 2024. №2. С. 29-39.

55. Compressive properties and micro-structural characteristics of Ti-6Al-4V fabricated by electron beam melting and selective laser melting/ L. Xiao [et al.] // Materials Science and Engineering A: Structural Materials Properties Microstructure and Processing, 2019. 764, 138204. 13 p. doi:10.1016/j.msea.2019.138204

56. Comparison of the microstructures and mechanical properties of Ti-6Al-4V fabricated by selective laser melting and electron beam melting / X. Zhao [et al.] // Mater. Des, 2016. P. 21-31.

57. Kumbhar N.N., Mulay A.V. Post Processing Methods used to Improve Surface Finish of Products which are Manufactured by Additive Manufacturing Technologies: A Review // J. Inst. Eng, 2018. 99. P. 481-487.

58. Surface roughness of Ti-6Al-4V parts obtained by SLM and EBM: effect on the high cycle fatigue life/ Vayssette B. [et al.] // Proc. Eng., 2018. 213. P. 89-97.

59. Numerical modelling of surface roughness effect on the fatigue behavior of Ti-6Al-4V obtained by additive manufacturing/ Vayssette B. [et al.] // International Journal of Fatigue, 2019. 123. P. 180-195.

60. Mechanical equivalent diameter of single struts for the stiffness prediction of lattice structures produced by Electron Beam Melting/ Suard M. [et al.] // Addit. Manuf., 2015. 8. P. 124-131.

61. Muzangaza E. The Effects of Titanium Ti-6Al-4V Powders Manufactured Using Electron Beam Melting (EBM) - Additive Manufacturing on Metallurgical Evaluation / A thesis submitted for the degree of Masters by Research in Materials and Metallurgy. University of Birmingham, 2018. 171 p.

62. The effect of EBM process parameters upon surface roughness/ Ek R.K. [et al.] // Rapid Prototyp. J., 2016. 22. P. 495-503.

63. Microstructures and mechanical properties of Ti-6Al-4V parts fabricated by selective laser melting and electron beam melting/ H.K. Rafi [et al.] // J. Mater. Eng. Perform, 2013. 22 (12) P. 3872-3883.

64. Surface texture measurement for additive manufacturing / Triantaphyllou T. [et al.] // Surface topography: Metrology and Properties, 2015. 8 p.

65. Surface roughness analysis, modelling and prediction in selective laser melting J./ Strano G. [et al.] // Mater. Process. Tech., 2013. 213(4). P. 589-597.

66. Galati M., Minetola P., Rizza G. Surface Roughness Characterisation and Analysis of the Electron Beam Melting (EBM) Process // Materials, 2019. 13 p.

67. ГОСТ Р ИСО 4287-2014 Геометрические характеристики изделий. Структура поверхности. Профильный метод. Термины, определения и параметры структуры поверхности. М. Стандартинформ, 2015. 18 с.

68. Schnur Ch. Electron beam-powder bed fusion of Alloy 718: Influences of contour parameters on surface and microstructural characteristics. Master Thesis, University West, Department of Engineering Science, 2019. 44 р.

69. Process Window for Electron Beam Melting of Ti-6Al-4V / A. Kirchner [et al.]. Euro PM2014 - AM: Technologies, 2014. 6 p.

70. Processing windows for Ti-6Al-4V fabricated by selective electron beam melting with improved beam focus and different scan line spacings / Ch. R. Pobel [et al.]. Rapid Prototyping Journal, 2019. 25. 665 p. doi:10.1108/RPJ-04-2018-0084.

71. Jamshidinia M., Kovacevic R. The influence of heat accumulation on the surface roughness in powder-bed additive manufacturing // Surf. Topogr.: Metrol. Prop., 2015. 3. 014003. p. 10. doi:10.1088/2051-672X/3/1/014003.

72. Mapping the Tray of Electron Beam Melting of Ti-6Al-4V/ Tiferet E.

[et al.] // Properties and Microstructure, 2019. 12. 470. p. 14. DOI: 10.3390/ma12091470.

73. Critical assessment of the fatigue performance of additively manufactured Ti-6Al-4V and perspective for future research/ P. Li [et al.] // Int. J. Fatigue, 2016. 85. P. 130-143.

74. Gong H. Generation and detection of defects in metallic parts fabricated by selective laser melting and electron beam melting and their effects on mechanical properties. Electronic Theses and Dissertations, 2013. P. 515. https://doi.org/10.18297/etd/515

75. Balachandramurthi A., Moverare J., Mahade S. Additive Manufacturing of Alloy 718 via Electron Beam Melting: Effect of Post-Treatment on the Microstracture and the Mechanical Properties // Materials, 2019. 12. 68. 21 p. doi: 10.3390/ma12010068.

76. Effects of the micro-structure and porosity on properties of Ti-6Al-4V ELI alloy fabricated by electron beam melting (EBM)/ H. Galarraga [et al.] // Addit. Manuf., 2016. 10. P. 47-57.

77. Geometrical control of lattice structures produced by EBM through chemical etching: Investigations at the scale of individual struts/ Lhuissier P. [et al.] // Mater. Des, 2016. 110. P. 485-493.

78. Sidambe A.T. Three dimentional surface topography characterization of the electron beam melted Ti-6Al-4V // Met. Powder Rep., 2017. 72. 200 p.

79. Geometrical metrology for metal additive manufacturing/

Leach R.K. [et al.]. CIRP Annals, 2019. 68. P. 677-700. https://doi.org/10.1016/j.cirp.2019.05.004

80. Additive Manufacturing of Metals: The technology, Materials, Design and Production/ L. Yang [et al.]. Cham: Springer, 2017. 168 p. D0I:10.1007/978-3-319-55128-9

81. Influence of Defects on Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Components Produced by Selective Laser Melting and Electron Beam Melting/ Gong H. [et al.] // Materials & Design, 2015. 86. P. 545-554.

82. The Influence of Porosity on Fatigue Crack Initiation in Additively Manufactured Titanium Components/ S. Tammas-Williams [et al.] // Scientific RepoRtS , 2017.7. 7308. 13 p. D0I:10.1038/s41598-017-06504-5

83. F. Leonard, S. Tammas-Williams, I. Todd. CT for Additive Manufacturing Process Characterisation: Assessment of melt strategies on defect population. (2016). 6th Conference on Industrial Computed Tomography, Wels, Austria, 2016. P. 1-8.

84. Evaluating the Effect of Processing Parameters on Porosity in Electron Beam Melted Ti-6Al-4V via Synchrotron X-ray Microtomography/ R. Cunningham [et al] // JOM, 2016. P. 765-771.

85. Dawes J., Bowerman R., Trepleton R. Introduction to the Additive Manufacturing Powder. Exploring the production and supply of metal powders for

AM processes // Jonson Mattey Technology Rev, 2015. 59(3). P. 243-256. http ://dx.doi.org/10.1595/205651315X688686

86. Review of the Methods for Production of Spherical Ti and Ti Alloy Powder. / P. Sun [et al.] // JOM, 2017. Vol. 69. No. 10. P. 1853-1860. DOI: 10.1007/s11837-017-2513-5.

87. ASTM F2924-14(2021) Standard Specification for Additive Manufacturing Ti-tanium-6 Aluminum-4 Vanadium with Powder Bed Fusion. ASTM International, 2021. 9 p.

88. ASTM B 348-09. Standard Specification for Titanium and Titanium Alloy Bars and Billets. ASTM International, 2021. 9 p.

89. ГОСТ 19807-91 Титан и сплавы титановые деформируемые. ИУС, 2012. №1. 9 с.

90. A pore morphological study of gas-atomized Ti-6Al-4V powders by scanning electron microscopy and synchrotron X-ray computed tomography/ G. Chen [et al.] // Powder Technology, 2018. P. 425-430.

91. A comparative study of Ti-6Al-4V powders for additive manufacturing by gas atomization, plasma rotating electrode process and plasma atomization. Materials Science/ G. Chen [et al.]. Powder Technology, 2018. 333. P. 38-46. doi:10.1016/J.POW-TEC.2018.04.013

92. Medina F. Reducing metal alloy powder costs for use in powder bed fusion additive manufacturing: Improving the economics for production, ETD Collection for University of Texas, El Paso, 2013. 7 p.

93. Influence of Powder Characteristics on Formation of Porosity in Additive Manufacturing of Ti-6Al-4V Components/ M. Iebba [et al.] // J. Mater. Eng. and Perform, 2017. 26. P. 4138-4147. https://doi.org/10.1007/s11665-017-2796-2.

94. Influence of inherent surface and internal defects on mechanical properties of additively manufactured Ti-6Al-4V alloy: Comparison between selective laser melting and electron beam melting / M. Fousova [et al.] // Materials (Basel), 2018. V. 11, №. 4. 18 p.

95. Effect of Hot Isostatic Pressure treatment on the Electron-Beam Melted Ti-6Al -4V specimens / V. Popov [et al.] // Procedia Manuf., 2018. V. 21. P. 125-132.

96. Kim F.H., Moylan S.P. Literature Review of Metal Additive Manufacturing Defects, US Department of Commerce, National Institute of Standards and Technology, 2018. P. 1-17.

97. Effect of selective laser melting process parameters on the quality of alloy parts: Powder characterization, density, surface roughness, and dimensional accuracy/ Maamoun A. H. [et al.] // Materials, 2018. 11(12). 21 p. https://doi.org/10.3390/ma11122343

98. Experimental Study on the Porosity of Electron Beam Melting Manufactured Ti-6Al-4V/ C. Pirozzi [et al.] // Journal of Materials Engineering and Performance, 2019. 28(5). P.2649-2660. https://doi.org/10.1007/s11665-01904038-7

99. Razavi S. M. J., Van Hooreweder B., Berto F. Effect of build thickness and geometry on quasi-static and fatigue behavior of Ti-6Al4V produced by Electron Beam Melting // Additive Manufacturing, 2020. 36(2019). 101426. 34 p. https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101426

100. XCT analysis of the influence of melt strategies on defect population in Ti-6Al-4V components manufactured by Selective Electron Beam Melting/ S. Tammas-Wil-liams [et al.] // Materials Characterization, 2015. 102. P. 47-61.

101. Effect of Energy Input on Microstructure and Mechanical Properties of Titanium Aluminide Alloy Fabricated by the Additive Manufacturing Process of Electron Beam Melting/ A. Mohammad [et al.] // Materials, 2017. 10. 16 p.

102. Powder-bed additive manufacturing for aerospace application: Techniques, metallic and metal/ceramic composite materials and trends / A. Katz-Demyanetz [et al.] // Manuf. Rev., 2019. V. 6. 5 p.

103. Effect of Line Energy Conditions on Mechanical and Fatigue Properties of Ti-6Al-4V Fabricated by Electron Beam Additive Manufacturing/ Y. Choi [et al.] // Metals, 2021. 11. 13 p. https://doi.org/10.3390/met11060878

104. Effects of Pore Geometry on the Fatigue Properties of Electron Beam Melted Titanium-6Al-4V/ T.C. Varney [et al.] // Metall. Mater. Trans. A Phys. Metall. Mater. Sci., 2021. 52. P. 1836-1849.

105. A Review on the Fatigue Behavior of Ti-6Al-4V Fabricated by Electron Beam Melting Additive Manufacturing/ A.H. Chern [et al.] // Int. J. Fatigue, 2019. 119. P. 173184.

106. The Effect of EBM Process Parameters on Porosity and Microstructure of Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe Alloy/ T. Kurzynowski [et al.] // Hindawi Scanning Volume, 2019. 12 p. https://doi.org/10.1155/2019/2903920

107. Analyzing the effects of powder and post-processing on porosity and properties of electron beam melted Ti-6Al-4V/ R. Cunningham [et al.] // Materials Research Letters, 2017. 5:7. P. 516-525. DOI: 10.1080/21663831.2017.1340911

108. Directionally-Dependent Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Manufactured by Electron Beam Melting (EBM) and Selective Laser

Melting (SLM)/ T. Pasang [et al.] // Materials, 2021. 3603. 14 p. https://doi.org/10.3390/ma14133603

109. Influence of beam current on microstructure of electron beam melted Ti-6Al-4V alloy/ R. Laptev [et al.]. Progress in Natural Science: Materials International, 2019. 29(4). 7 p. D0I:10.1016/j.pnsc.2019.04.011

110. Influence of Manufacturing Parameters on Microstructure and Hydrogen Sorption Behavior of Electron Beam Melted Titanium Ti-6Al-4V Alloy/ N.S. Pushilina [et al.] // Materials, 2018. 11(5). 763. 12 p. doi:10.3390/ma11050763

111. Beam Current Effect on Microstructure and Properties of Electron-Beam-Melted Ti-6Al-4V Alloy/ N.S. Pushilina [et al.] // Journal of Materials Engineering and Performance, 2019. 28(5). 9 p. D0I:10.1007/s11665-019-04344-0

112. Build orientation, surface roughness, and scan path influence on the microstructure, mechanical properties, and flexural fatigue behavior of Ti-6Al-4V fabricated by electron beam melting/ A.H. Chern [et al.] // Materials Science & Engineering A ,2019. 48 p. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.13 8740

113. Microstructure and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Fabricated by Electron Beam Melting/ R. Jiangtao [et al.] // Crystals, 2020. 10. 972. 18 p. 10.3390/cryst10110972

114. A critical evaluation of the microstructural gradient along the build direction in electron beam melted Ti-6Al-4V alloy/ H. Sharma [et al.] // Materials Science & Engineering A, 2018. 33 p. doi.org/10.1016/j.msea.2018.12.016

115. Electron Beam Melting of Ti-6Al-4V: Role of the Process Parameters Under the same Energy Density/ B. Rosario [et al.] // Journal of Manufacturing Processes, 2020. 60. P. 162-179. 10.1016/j.jmapro.2020.10.065.

116. Heat treatment of the Ti-6Al-4V alloy manufactured by electron beam melting/ N.S. Pushilina [et al.]. AIP Conference Proceedings, 2019. 5 p. 2167. 020290. 10.1063/1.5132157.

117. Heat treatment of electron beam melted (EBM) Ti-6Al-4V: microstructure to mechanical property correlations/ S. Raghavan [ et al.] // Rapid Prototyping Journal, 2018. 21 p. https:// doi.org/10.1108/RPJ-05-2016-0070

118. A Review of Post-Processing Technologies in Additive Manufacturing/ X. Peng [et al.] // J. Manuf. Mater. Process, 2021. 5. 38. 23 p. Doi.org/10.3390/jmmp5020038

119. Annamaria G., Massimiliano B., Francesco V. Laser polishing: a review of a constantly growing technology in the surface finishing of components made by additive manufacturing. Int J Adv. Manuf. Technol, 2022. 120. P. 1433-1472. Doi.org/10.1007/s00170-022-08840-x

120. Narayanan S. T.S.N., Park H.W. Surface Finishing Post-treatments for Additive Manufactured Metallic Components // Khan, M.A., Jappes, J.T.W. (eds) Innovations in Additive Manufacturing. Springer Tracts in Additive Manufacturing. Springer, Cham, 2022. P. 161-188. D0I:10.1007/978-3-030-89401-6_8

121. Abrasive and non-conventional post-processing techniques to improve surface finish of additively manufactured metals: a review/ D. De Oliveira [et al.] // Progress in Additive Manufacturing, 2022. P. 1-18.

122. Lee J., Nagalingam A., Yeo S. A review on the state-of-the-art of surface finishing processes and related ISO/ASTM standards for metal additive manufactured components. Virtual & Physical Prototyping 16 (20), 2020. 30 p. D01:10.1080/17452759.2020.1830346

123. Surface characteristics improvement methods for metal additively manufactured parts/ A. W. Hashmi [et al.] // Advances in Materials and Processing Technologies, 2022. 8(9). P.1-40. D0I:10.1080/2374068X.2022.2077535

124. State of the art on chemical and electrochemical based finishing processes for additive manufactured features/ M.M. Basha [et al.] // Materials Science. Additive Manufacturing, 2022. 58. P. 103028. 9 p. D0I:10.1016/j.addma.2022.103028

125. Электрохимическая обработка изделий авиационно-космической техники/ В.И. Ломаев [и др.], под ред. Б.П. Саушкина. М.: ФОРУМ, 2013. 480 с.

126. New Surface Modification Method of Bio-Titanium Alloy by EB Polishing/ A. Okada [et al.] // Journal of Advanced Mechanical Design Systems and Manufacturing, 2007. 2. P. 694-700.

127. Large-area electron beam irradiation for surface polishing of cast titanium/ Tokunaga J. [et al.] // Dental materials journal, 2009. 28. 5. P. 571-577.

128. The effect of large-area pulsed electron beam melting on the corrosion and microstructure of a Ti-6Al-4V alloy/ W. John [et al.] // Applied Surface Science, 2014. 311. P. 534-540. 10.1016/j.apsusc.2014.05.105.

129. Enhancement of the surface properties of selective laser

melted maraging steel by large pulsed electron-beam irradiation/

T.S.N. S. Narayanan [et al.] // Additive Manufacturing, 2020. 11 p. doi:ttps://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101125

130. Surface smoothing and repairing of additively manufactured metal products by large-area electron beam/ T. Shinonaga [et al.] // CIRP Annals, 2021. V.70. P.143-146.

131. Surface modification of pure titanium by pulsed electron beam/ Zhang X.D. [et al.] // Applied Surface Science, 2011. 257. P. 5899-5902.

132. Surface Modification of Light Alloys by Low-Energy High-Current Pulsed Electron Beam/ X.D. Zhang [et al.] // Journal of Metallurgy, 2012. P. 1-10.

133. Microstructures and wear properties of surface treated Ti-36Nb-2Ta-3Zr-0.350 alloy by electron beam melting (EBM)/ C. Zijin [et al.] // Applied Surface Science, 2015. 357. 15 p. 10.1016/j.apsusc.2015.09.240.

134. Surface modification of the metal plates using continuous electron beam process (CEBP)/ J. Kim [et al.] // Applied Surface Science, 2014. 311. P. 201-207.

135. Study on micro - Melt polishing and strengthening mechanism of scanning electron beam surface/ X. Li [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2021. 504. P. 58-63. Doi.org/10.1016/j.nimb.2021.08.004

136. Scanning electron beam treatment of Ti-6Al-4V titanium alloy produced by casting and EBM processes. Journal of Physics/ A.V. Panin [et al.]. Conference Series, 2018. P.15.

137. Shugurov A., Nikonov A., Dmitriev A. The effect of electron-beam treatment on the deformation behavior of the EBAM Ti-6Al-4V under scratching // FACTA UNI-VERSITATIS, Series: Mechanical Engineering, 2022. P. 307-319. DOI 10.22190/FUME211110001S

138. Continuous Electron Beam Post-Treatment of EBF3-Fabricated Ti-6Al-4V Parts/ A.V. Panin [et al.] // Metals, 2019. 16 p.

139. New Ti-35Nb-7Zr-5Ta Alloy Manufacturing by Electron Beam Melting for Medical Application Followed by High Current Pulsed Electron Beam Treatment/ M.A. Surmeneva [et al.] // Metals, 2021. 21 p.

140. Electron-Beam Facility «RITM-SP» for Surface Alloying / G.E. Ozur [et. al.] // Engineering, Materials Science, Physics, 2010. 4 p.

141. Краснова Е.В., Саушкин Б.П. Инновационный потенциал аддитивной технологии селективного лазерного сплавления// Г11 Гагаринские чтения 2019: Сборник тезисов докладов. М.: МАИ, 2019. С. 785-786.

142. Моргунов Ю.А., Саушкин Б.П. Аддитивные технологии: освоение и внедрение в производство // Ритм машиностроения. № 9, 2016.С. 30-35.

143. Моргунов Ю.А., Саушкин Б.П. Технико-экономический анализ технологий аддитивного формообразования // Наукоемкие технологии в машиностроении, 2016. №7. С. 28-35.

144. ГОСТ 23554.0-79. Система управления качеством продукции. Экспертные методы оценки качества промышленной продукции. Основные положения. М.: Изд-во стандартов, 1982. 21 с.

145. ГОСТ 23554.1-79. Система управления качеством продукции. Экспертные методы оценки качества промышленной продукции. Организация и проведение экспертной оценки качества продукции. М.: Изд-во стандартов, 1983. 22 с.

146. ГОСТ 23554.2-81. Система управления качеством продукции. Экспертные методы оценки качества промышленной продукции. Обработка значений экспертных оценок качества продукции. М.: Изд-во стандартов, 1983. 66 с.

147. Бойцов А.Г., Курицына В.В., Дудаков В.Б. Научно-техническая экспертиза инновационных проектов и решений, учеб. пособие. М.: Изд-во Щербинская типография, 2017. 274 с.

148. Дежкина И.П. Инновационный потенциал хозяйственной системы и его оценка (методы формирования и оценки). М.: Инфра-М, 2012. - 122 с.

149. Матузова И. В. Методика оценки инновационного потенциала промышленного предприятия. Теоретическое обоснование стратегий инновационного развития промышленных предприятий // Вестник. ЛГУ. Сер. Экономика, 2012. № 3. С. 87-97.

150. Волосатов В.Д., Бабанова Ю.В. Сущность и структура инновационного потенциала промышленного предприятия // Вестник Челябинского государственного университета. Экономика, 2010. № 3 (184). Вып. 24. С. 134-138.

151. Безгина О. А., Крюкова А. А. Инновационный потенциал компании: подходы к определению // Проблемы экономики и менеджмента, 2017. №2(66). С. 13-19.

152. Трифилова А.А. Оценка инвестиционного потенциала предприятия с учетом его финансовой устойчивости // Инвестиции в России, 2004. №7. C. 40-43.

153. Соменкова Н.С. Совершенствование методики оценки эффективности инновационного развития предприятия // Российское предпринимательство, 2017. Том 18, № 6. С. 945-956.

154. Кузовкова Т. А., Кузовков Д. В., Кузовков А. Д. Экспертно-квалиметри-ческий метод интегральной оценки эффективности инновационных проектов и применения новых технологий // Системы управления, связи и безопасности, 2016. №3. С. 1-53.

155. Гончарова Н.П., Горлачева Е.Н. Применение модели оценки уровня готовности технологий при реализации научно-технических проектов // Экономика в промышленности, 2021. 14 (2). С. 184-194.

156. Горбунов В.Л., Матвеев П.Г. Методика оценки инновационного потенциала предприятий. Электронный ресурс: URL: http://do.gendocs.ru/docs/index-195690.html. (дата обращения: 15.02.2022).

157. Шляхто И.В. Оценка ИП промышленного предприятия. Электронный ресурс: http://www.pandia.ru/803983/html. (дата обращения: 22.03.2022).

158. Шамина Л.К., Гораева Т.Ю. Методика мониторинга и оценки инновационной деятельности предприятия // Научно-технические ведомости СПб ГПУ. Экономические науки, 2015. № 3 (221). С. 198-210.

159. ГОСТ Р 57911-2017 Изделия, полученные методом аддитивных технологических процессов. Термины и определения». М.: Стандартинформ, 2018. 8 с.

160. ГОСТ Р 57589-2017 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы - часть 2. Материалы для аддитивных технологических процессов. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2019. 12 с.

161. Warfield B. Hybrid Machining: Combining Additive and Subtractive in One Machine. 2014 Электронный ресурс: URL: https://blog.cnccookbook.com/2014/08/18/hybrid-machining-combining-additive-subtractive-one-machine/(accessed 15 December 2019). (дата обращения: 15.03.2023).

162. Разработка и изготовление гибридного комплекса для прямого лазерного выращивания и механической обработки крупногабаритных деталей/

Шаронова Н.И. [и др.]. Материалы V Международной конференции Аддитивные технологии: настоящее и будущее. М: 22.03.2019. С. 400-415.

163. Краснова Е.В. Методика формирования номенклатуры изделий аддитивного производства предприятия (отрасли) // Молодежь и будущее авиации и космонавтики. Сб. аннотаций. М.: МАИ, 2019. С. 225-227.

164. Теория сложности/ Ю. С. Шарин [и др.]. Ижевск. Издательство ИжГТУ, 1999. 132 с.

165. Коршунов А.И. Создание автоматизированной системы управления машиностроительными производствами на основе теории конструктивно-технологической сложности. ИжГТУ, 2008. 351 с.

166. Gustavsson B. Effect of Beam Scan Length on Microstructure Characteristics of EBM Manufactured Alloy 718. Degree project in the field of technology, industrial engineering and management and the main field of study materials science and engineering. KTH Royal Institute of Technology. School of industrial engineering and management, Stockholm, Sweden, 2018. 37 p.

167. Yusuf S.M., Nong G. Influence of energy density on metallurgy and properties in metal additive manufacturing // Materials Science and Nechnology, 2017. Vol. 33, №11. 1269 p.

168. Krasnova E. V., Morgunov Yu. A., Saushkin B. P. Statistical Analysis of Surface Roughness of Ti-6Al-4V Products Manufactured by Selective Electron Beam Melting // Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2023. Vol. 59, №2 4. P. 401-411.

169. ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007 Металлы и сплавы. Измерение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения. Стандартинформ. М., 2008. 19 с.

170. Электрохимическая обработка изделий из титановых сплавов/ Саушкин Б.П. [и др.]. Кишинев: Штиинца, 1988. 198 с.

171. Свойства порошков из сплава Ti-6AL-4V для селективного электроннолучевого построения изделий аддитивного производства / Краснова Е.В. [и др.] // Электрометаллургия, 2023. №7. С. 21-30. DOI: 0.31044/1684-5781-2023-0-7-21-30

172. The Effects of Processing Parameters on Defect Regularity in Ti-6Al-4V Parts Fabricated by Selective Laser Melting and Electron Beam Melting/H. Gong [et al.]. Conference: 24th Annual International Solid Freeform Fabrication Symposium, 2013. P. 424439.

173. Contour design to improve topographical and microstructural characteristics of Alloy 718 manufactured using electron beam-powder bed fusion/ K. Paria [et al.] // Additive Manufacturing, 2020. V.32. 101014. 12 p.

174. Surface roughness prediction model for Electron Beam Melting (EBM) processing Ti-6Al-4V/M. Galati [et al.] // Precision Engineering, 2021. 69(2). P. 19-28.

175. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий //АН СССР. Науч. совет по комплексной проблеме- Кибернетика. Секция "Мат. теория эксперимента". 2-е изд., перераб. и доп. Москва: Наука, 1976. 279 с.

176. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. Москва: Машиностроение, 1981. 184 с.

177. Effect of process parameters settings and thickness on surface roughness of EBM produced Ti-6Al-4V/ A. Safdar [et al.] // Rapid Prototyping Journal, 2012. Vol. 18. Iss: 5. P. 401 - 408. http://dx.doi.org/10.1108/13552541211250391

178. Advanced Manufacturing Handbook-I Advanced Machining and Finishing Editors Handbook-II Advanced Welding and Deforming Editors Handbook-III Additive Manufacturing and Surface Engineering Handbook-IV Sustainable Manufacturing Editors/ A. Pramanik [et al.]. Elsevier Science, 2018. 17 p.

179. Хусу А.П., Витенберг Ю.Р., Пальмов В.А. Шероховатость поверхностей, теоретико-вероятностный подход. М.: Наука, 1975. 343 с.

180. Точность производства в машиностроении и приборостроении / Н.А. Бо-родачев [и др.], под ред. А.Н. Гаврилова. М.: Машиностроение, 1973. 567 с.

181. Краснова Е.В., Моргунов Ю.А., Саушкин Б.П. Микрогеометрия поверхности изделий электронно-лучевого аддитивного производства. Селективное электронно-лучевое плавление // Упрочняющие технологии и покрытия, 2021. №9. 408 с.

182. Analysis of Defect Generation in Ti-6Al-4 V Parts Made using Powder Bed Fusion Additive Manufacturing Processes/ Gong H. [et al.] // Additive Manufacturing, 2014. P. 1-4. 10.1016/j.addma.2014.08.002.

183. Process optimization and mechanical property investigation of non-weldable superalloy Alloy713ELC manufactured with selective electron beam melting/ Y. Lei [et al.] // Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing, 2020. 787.139485. 9 p.

184. Processing window and evaporation phenomena for Ti-6Al-4V produced by selective electron beam melting/Juechter Vera [et al.] // Acta Materialia, 2014. 76. P. 252258. 10.1016/j.actamat.2014.05.037.

185. Scharowsky T., Bauereib A., Körner C. Influence of the hatching strategy on consolidation during selective electron beam melting of Ti-6Al-4V // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2017. 92(58). P. 2809-2818.10.1007/s00170-017-0375-1.

186. Маталин А. А. Технология машиностроения (учебник для ВО). 5-е изд. стер. Санкт-Петербург: Лань, 2020. 512 с.

187. Spatial and geometrical-based characterization of microstructure and micro-hardness for an electron beam melted Ti-6Al-4V component/ P. Wang [et al.] // Mater. Des, 2016. 95. P. 287-295.

188. The Influence of As-Built Surface Conditions on Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Additively Manufactured by Selective Electron Beam Melting/ Y.Y. Sun [et al.] // JOM, 2016. 68. P. 791-798.

189. Fatigue performance of additive manufactured TiAL6V4 using electron and laser beam melting/ D. Greitmeier [et al.] // Int. Jornal of Fatigue, 2017. V.94. P. 211-217.

190. Additive manufacturing for aerospace flight applications/ A.A. Shapiro [et al.] // J. Spacecr. Rockets, 2016. 53 (5). P. 952-959.

191. Morgunov Yu.A., Saushkin B.P. Features of additive technologies implementation in aerospace equipment production/ SHS Web of Conferences 35, 2017. 01078. 4 p.

192. РТМ 2 Н31-4-81 РТМ 2Н31-4-81 Соотношения между допусками размера, формы, расположения и шероховатости поверхностей. НИИмаш, 1981. 57 с.

193. Vayre B., Vignat F., Villeneuve F. Identification on some design key parameters for additive manufacturing: application on Electron Beam Melting/ Procedia CIRP. Forty Sixth CIRP Conference on Manufacturing Systems, 2013. 7. P. 264 - 269.

194. Effects of electropolishing on mechanical properties and bio-corrosion of Ti-6Al-4V fabricated by electron beam melting additive manufacturing/ Y-C. Wu [et al.] // Materials, 2019. 12(9). 1466. 16 p. https://doi.org/10.3390/ma12091466

195. Reduction of Surface Roughness by Means of Laser Processing over Additive Manufacturing Metal Parts /V. Alfieri [et al.] // Materials, 2017. 10(1). 30. 12 p. doi:10.3390/ma10010030.

196. Ming Y., Peng Yu A. Overview of Densification, Microstructure and Mechanical Property of Additively Manufactured Ti-6Al-4V - Comparison among Selective Laser Melting, Electron Beam Melting, Laser Metal Deposition and Selective Laser Sintering and with Conventional Powder/ Chapter 5 from the book Sintering Techniques of Materials. Published by INTECH, 2015. 30 p. http://dx.doi.org/10.5772/59275.

197. C. Guo, W. Ge, F. Lin Effects of scanning parameters on material deposition during electron beam selective melting of Ti-6Al-4V powder // J. Mater. Proc. Technol., 2015. 217. P. 148-157.

198. Effects of metal-vapor jet force on the physical behavior of melting wire transfer in electron beam additive manufacturing / J. Zhao [et al.] // Journal of Materials Processing Technology, 2015. 220. P. 243-250. doi:10.1016/j.jmatprotec.2015.01.024

199. Microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V produced by electron beam melting of pre-alloyed powders / L. Facchini [et al.]. Rapid Prototyping Journal, 2009. 15. P. 171-178.

200. Compressive properties of Ti-6Al-4V auxetic mesh structures made by electron beam melting/ L. Yang [et al.] // Acta Materialia, 2012. 60. P. 3370-3379.

201. Effects of the microstructure and porosity on properties of Ti-6Al-4V ELI alloy fabricated by electron beam melting (EBM) / H. Galarraga [et al.] // Additive manufacturing, 2016. 10. P. 47-57.

202. Liu R., Liu S., Zhang X. A Physics-Informed Machine Learning Model for Porosity Analysis in Laser Powder Bed Fusion Additive Manufacturing // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2021. 113. P. 1943-1958.

203. Relationship between manufacturing defects and fatigue properties of additive manufactured austenitic stainless steel / T. R. Smith [et al.] // Materials Science and Engineering A, 2019. 765. 138268. 7 p. https://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138268

204. Characterization and comparison of materials produced by Electron Beam Melting (EBM) of two different Ti-6Al-4V powder fractions / J. Karlsson [et al.] // Journal of Materials Processing Technology, 2013. 213. P. 2109-2118.

205. Effects of the scanning strategy on the microstructure and mechanical properties of a TiAl6V4 alloy produced by electron beam additive manufacturing/ B. Carlo [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2020. 107. P. 112. 10.1007/s00170-020-05358-y.

206. Effects of laser shock peening on microstructure and fatigue behavior of Ti-6Al-4V alloy fabricated via electron beam melting/ J. Xinyuan [et al.] // Materials Science and Engineering A, 2020. 780. 139199. 9 p. 10.1016/j.msea.2020.139199.

207. Microstructure and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Additively Manufactured by Electron Beam Melting with 3D Part Nesting and Powder Reuse Influences / P. Wanjara [et al.] // J. Manuf. Mater. Process, 2022. 6. 21 p. https://doi.org/10.3390/jmmp6010021

208. Bruno J., Rochman A., Cassar G. Effect of Build Orientation of Electron Beam Melting on Microstructure and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V // Journal of Materials Engineering and Performance, 2017. 26. P. 692-703. 10.1007/s11665-017-2502-4.

209. Experimental analysis of additively manufactured component and design guidelines for lightweight structures: A case study using electron beam melting / W. Pan [et al.] // Additive manufacturing, 2020. 33. 101088. 9 p.

210. Microstructure and mechanical properties of Ti-6Al-4V alloy fabricated using electron beam freeform fabrication/ X. Junqiang [et al.] // Vacuum, 2019. 167. P. 364-373.

211. Surface and sub-surface integrity of Ti-6Al-4V components produced by selective electron beam melting with post-build finish machining/ T. Childerhouse [et al.]. 5th CIRP Conference on Surface Integrity, 2020. 87. P. 309-314.

212. Krasnova E.V., Saushkin B.P., Shandrov B.V. Pre-production engineering in additive manufacturing/ Lecture Notes in Mechanical Engineering. Proceedings of the 7th International Conference on Industrial Engineering ICIE 2021. V. II. P. 261-268. D0I:10.1007/978-3-030-85230-6

213. Surface characteristics improvement methods for metal additively manufactured parts/ A. W. Hashmi [et al.] // A review Advances in Materials and Processing Technologies, 2022. 8(9). P.1-40 D0I:10.1080/2374068X.2022.2077535

214. Comparison of Different Post Processing Technologies for SLM Generated 316l Steel Parts / L. Lober [et al.] // Rapid Prototyping Journal, 2013. 19. P. 173-179.

215. Саушкин Б.П. Электрохимическая обработка изделий из титановых сплавов. Кишинев: Штиинца, 1988. 198 с.

216. Zhang Y., Li Sh. J., The Electrochemical Polishing of Additively Manufactured Ti-6Al-4V Alloy // Metals and Materials International, 2019. 26(6).

P. 783-792. https://doi.org/10.1007/s12540-019-00556-0

217. Lassell A. The electropolishing of electron beam melting, additively manufactured TI-6AL-4V titanium: relevance, process parameters and surface finish: Master's Thesis. Louisville. 2016. 94 p.

218. Гамбург Ю.Д., Давыдов А.Д., Харкац Ю.И. Изменение шероховатости поверхности при анодном растворении и катодном выделении металлов (обзор) // Электрохимия. 1994. Т. 30, №4. С. 422-443.

219. Electropolishing of surfaces: theory and applications/ G. Yang [et al.] // Surface Engineering, 2016. V. 33, № 2. P. 149-166.

220. Han W., Fang F. Fundamental aspects and recent developments in elec-tropolishing // International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2019. V. 139, P. 1-23. https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2019.01.001

221. The Anodic Dissolution of Titanium in Sulfuric Acid/ Armstrong R.D. [et al.] // J. Electrochemical Soc, 1970. V. 117, 8. P. 1003-1011.

222. Иваненко В.И., Кравцов В.И., Столяров Б.К. Потенциометрическое исследование кинетики окисления титана (III) перхлорат-ионами // Электрохимия, 1980. 3. С. 436-438.

223. Дж. Дейли, Д. Харлеман Механика жидкости. М.: Энергия, 1971. 480 с.

224. Influence of Process Parameters on Temperature Field During Electron Beam Surface Polishing / R. Zhang [et al.] // Procedia CIRP, 2018. 68. P. 200-205.

225. Surface modification of the metal plates using continuous electron beam process (CEBP)/ J. Kim [et al.] // Applied Surface Science, 2014. 311. P. 201-207.

226. Continuous Electron Beam Post-Treatment of EBF3-Fabricated Ti-6Al-4V Parts / A.V. Panin [et al.] // Metals, 2019. 9(6). 699. 16 p.

227. New Ti-35Nb-7Zr-5Ta Alloy Manufacturing by Electron Beam Melting for Medical Application Followed by High Current Pulsed Electron Beam Treatment / M.A. Surmeneva [et al.] // Metals, 2021. 11 (7). 1066. 21 p.

228. Pulsed Electron Beam Irradiation Followed by Nitriding of Ti6Al4V Titanium Alloy / A.B. Markov [et al.] // Russian Physics Journal, 2006. 49. 8. P. 276-279.

229. Surface improvement of laser clad Ti-6Al-4V using plain waterjet and pulsed electron beam irradiation / P.K. Farayibi [et al.] // Journal of Materials Processing Technology, 2015. 218. P. 1-11.

230. Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. Т.2./ Под ред. А.М. Дальского [и др.]. М.: Машиностроение-1, 2003. 944 с.

МОСКОВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ СЕЛЕКТИВНЫМ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫМ ПЛАВЛЕНИЕМ

2.5.5 - Технология и оборудование механической и физико-технической

обработки 2.5.6 - Технология машиностроения

Краснова Екатерина Витальевна

Приложение

к диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель: Саушкин Борис Петрович доктор технических наук, профессор

Научный консультант: Моргунов Юрий Алексеевич кандидат технических наук, доцент

Москва - 2025

П.1. Ресурсная составляющая инновационного потенциала предприятия

(ИПП)

Таблица 50.

Характеристики основных составляющих ИПП

Наименование частного ИПП Характеристика

1. Технологический (производственно-технологический) потенциал Характеризует применяемые технологии, их тип; состояние основных производственных фондов; технологическое обслуживание; компьютерные системы; оборудование и материалы; систему качества и т. д.

2. Кадровый потенциал Характеризует обеспеченность инновационного процесса человеческими ресурсами, квалификационную и возрастную структуру персонала, задействованного в создании и распространении инноваций, мотивацию трудовой деятельности и пр.

3. Информационный потенциал Характеризует объем и качество информации, используемой в производственном процессе (адекватность, доступность, надежность, комплексность, корректность, актуальность, защищенность, конфиденциальность, скорость передачи и воспроизведения, форма представления и пр.).

4. Потребительский потенциал Характеризуется, как объективной востребованностью продукта, так и субъективной способностью предприятия работать на перспективу, формировать и поддерживать потребность в своих продуктах.

Наименование частного ИПП Характеристика

5. Финансовый потенциал Характеризует финансовое положение и финансовые возможности предприятия: рентабельность вложенного капитала, возможности привлечения капитала в том объеме, который необходим для реализации эффективных инновационных проектов, наличие собственного капитала в объеме, необходимом для ликвидности предприятия и его финансовой устойчивости, наличие эффективной системы управления финансами, обеспечивающей прозрачность текущего и перспективного финансового состояния предприятия.

6. Инвестиционный потенциал (ИЦП) Обеспечивает успешную реализацию технологических, маркетинговых и организационных инициатив, дает оценку возможностей финансирования нововведений, характеристику внутренних и внешних источников финансирования, возможность мобилизации данных источников для эффективного инновационного развития.

7. Интеллектуальный потенциал Служит базой для креативных разработок на предприятии и включает в себя такие нематериальные активы, как научные знания, программы для ЭВМ, базы данных, изобретения, полезные модели, промышленные образцы, ноу-хау, фирменные наименования, товарные знаки и пр.

Иерархическая система оценки ИПП

Частный ИПП, Pi Обобщенные показатели, ру Единичные индикаторы, вук

Финансовый, Pi Платежеспособность, pii Коэффициент ликвидности (покрытия).

Кредитоспособность, pi2 Показатель оборачиваемости. Показатель прибыльности деятельности.

Финансовая устойчивость, pi3 Затраты на разработку или приобретение проекта. Затраты на реализацию проекта. Начальный оборотный капитал. Текущие затраты на производство новой продукции по проекту до первых результатов её реализации. Доходы от проекта, в том числе доходы от реализации устаревшего оборудования, комплектующих, деталей и др.

Уровень рентабельности, pi4 Собственного капитала. Активов. Продаж.

Структура затрат на инновационную деятельность, pi5 Доля затрат на НИОКР и приобретение технологий в суммарных затратах на производство за рассматриваемый период.

Инвестиционные риски, pie Риски выхода на новые рынки.

Технологический, P2 Основные производственные фонды (ОПФ), p2i Пригодность для использования ОПФ в ИД. Загруженность ОПФ. Возможность приобретения новых ОПФ.

Частный ИПП, Рг Обобщенные показатели, ру Единичные индикаторы, вук

Нематериальные активы Применение в инновационной

(НМА) (объекты деятельности.

интеллектуальной Возможность приобретения НМА.

собственности), р22 Возможность создания НМА.

Материальные ресурсы Потребность в новых видах МР;

(МР), Р23 Возможность их приобретения.

Новые технологии, р24 Пригодность для использования в ИД; Возможность приобретения или сохранения; Средний срок эксплуатации технологических процессов на предприятии; Относительная доля прогрессивных технологий в общем количестве технологий.

Соблюдение норм На стадии ТПП.

экологической На стадии производства.

безопасности, р25 На стадии эксплуатации новых продуктов.

т Рч Возможность развития Прогнозируемый спрос на продукцию.

ЭК ы « предприятия, рз1

О г н Конкурентоспособность Уровень качества.

и т е И новой продукции, Р32 Средний уровень цен.

Ма Прогнозируемая конкурентоспособность.

Частный ИПП, Рг Обобщенные показатели, ру Единичные индикаторы, вук

Численность, структура Доля персонала, участвующего в

и состав персонала, р41 инновационных проектах предприятия; Доля научно-технических специалистов в общей численности персонала, участвующего в инновационных проектах предприятия; Доля научно-технических специалистов старше 50 лет в общей численности

Рч специалистов, занимающихся

й, ы « о одр инновационными разработками;

Стремление работников Доля работающих, прошедших

а Ка к повышению профессиональную подготовку и

квалификации, р42 повысивших свою квалификацию, в общей численности работающих.

Научная квалификация Доля научно-технических специалистов,

специалистов, р4з имеющих учёные степени, звания.

Система оплаты труда, Отношение средней зарплаты научно -

мотивация, р44 технических специалистов по отношению к среднему уровню зарплаты по предприятию.

ш Рч « Источники Собственные источники.

финансирования, Внешние источники.

н н о р51

К ц и Финансовая Обеспеченность собственными

т с (Ц « устойчивость и оборотными средствами.

н И платежеспособность, р52 Уровень финансовой независимости.

Частный ИПП, Рг Обобщенные показатели, ру Единичные индикаторы, вук

Уровень платежеспособности и ликвидности. Уровень деловой активности.

Организационный, Рб Повышение уровня системы управления предприятием, рб1 Разработка и реализация новой или усовершенствованной инновационной стратегии. Внедрение новых методов управления. Внедрение новых или реорганизация существующих организационных структур.

Повышение уровня структуры подразделений НИОКР, Р62 Повышение уровня подразделений для практической реализации научно-технических достижений. Наличие инновационных лидеров, обладающих требуемыми знаниями и компетенциями. Разработка и внедрение изобретений и рационализаторских предложений, создание новых объектов интеллектуальной собственности.

Совершенствование информационных технологий, рбз Совершенствование современных систем контроля качества, сертификации товаров, аттестации рабочих мест. Создание и развитие корпоративных систем управления знаниями. Сотрудничество с НИИ и НИЦ.

Частный ИПП, Рг Обобщенные показатели, ру Единичные индикаторы, вук

Реализация новых форм стратегических, партнерств и прочих видов кооперационных связей.

Организация хозяйственной деятельности, рв4 Внедрение современных технологий. Нововведения в организации труда.

Организация работы коллектива, рв5 Реализация мер по развитию персонала. Улучшение условий и мотивации труда.

Интеллектуальный, Р7 Объем и качество научных знаний, рл Уровень качества баз знаний и баз данных. Уровень качества и объем имеющихся пакетов программ для ЭВМ. Объем и уровень качества научно-технической библиотеки предприятия. Знаки обслуживания, новшества, которые могут быть предложены к использованию. Инновационные программы и проекты.

Реализация новых знаний в виде прогрессивных идей и предложений, р72 Изобретения, полезные модели, промышленные образцы, ноу-хау, которые могут быть использованы в инновационной деятельности.

Портфель инновационных программ и проектов Наличие перечня и плана-графика освоения инновационных программ и проектов.

Прочие нематериальные активы, р73 Наличие фирменных наименований, товарных знаков и пр.

Примеры расчетных показателей, характеризующих частные ИПП

Показатель Формула Условные обозначения

Интеллектуальный компонент

Коэффициент инновационности персонала Кип к - Чип Кип - ч Чп Чип - общая численность персонала, задействованного в инновационных проектах предприятия, чел.; Чп - среднесписочная численность персонала предприятия, чел.

Доля научно-технических специалистов в общей численности персонала, задействованного в инновационных проектах Кнтс т/, ЧНТС КНТС — и Чип Чнтс - общая численность научно-технических специалистов (разработчиков), задействованных в инновационных проектах предприятия, чел.; Чип - общая численность персонала, задействованного в инновационных проектах предприятия, чел.

Доля сотрудников, имеющих высшее образование, в общей численности персонала Кво к -Чво КВО — „ Чп Чво - численность сотрудников, имеющих высшее образование, чел.; Чп - среднесписочная численность персонала предприятия, чел.

Доля сотрудников, имеющих ученую степень, в общей численности персонала Кус к - Чус КУС — „ Чп Чус - численность сотрудников, имеющих ученую степень, чел.; Чп - среднесписочная численность персонала предприятия, чел.

Показатель Формула Условные обозначения

Коэффициент обученности персонала Ко к -Чо Чо - число сотрудников, прошедших обучение и переподготовку, чел.; Чп - среднесписочная численность персонала предприятия, чел.

Коэффициент возраста работников Кв Кв= ЧВ ЧНТС Чв - численность научно-технических специалистов старше 50 лет, чел.; Чнтс - общая численность научно-технических специалистов (разработчиков), задействованных в инновационных проектах предприятия, чел.

Научно-исследовательский компонент

Коэффициент интеллектуальной собственности Кис НМА Кис = ВНА Кис - доля объектов интеллектуальной собственности во внеоборотных активах; НМА - нематериальные активы, руб.; ВНА - внеоборотные активы, руб.

Коэффициент инновационности продукции Кин лг ЗНИОКР КИН = о ЗОБЩ Зниокр - объем вложений в НИОКР, руб.; Зобщ - общий объем затрат предприятия, руб.

Коэффициент результативности внедрения (освоения) инноваций Рвн р _ КвН РВН = „ КРАЗР Квн и Кразр - количество внедренных и разработанных новшеств за определенный период, шт.

Показатель Формула Условные обозначения

Производственно-технический компонент

Коэффициент прогрессивности оборудования Кпр КПР ОПФПР ОПФобщ ОПФпр - балансовая стоимость прогрессивного оборудования (основных производственных фондов) на конец анализируемого периода, руб.; ОПФобщ - балансовая стоимость всего оборудования (основных производственных фондов) на конец анализируемого периода, руб.

Коэффициент модернизации оборудования Кмо КМО ОПФмо ОПФобщ ОПФмо - балансовая стоимость модернизированного оборудования, руб.

Коэффициент годности оборудования Кгодн КГОДН — 1 - КИЗН ИЗНу т Г _ ¿-1 Кизн — ПБС Кизн - коэффициент износа оборудования; ИЗН^ - накопленная сумма износа, руб.; ПБС - первоначальная балансовая стоимость, руб.

Доля оборудования со сроком эксплуатации до 10 лет Коб10 КОБ10 ОБДО10 обобщ ОБдою - количество единиц оборудования со сроком эксплуатации до 10 лет, шт.; ОБОБЩ - общее количество единиц оборудования на предприятии, шт.

Показатель Формула Условные обозначения

Чавт - численность основных

Уровень механизации и автоматизации производства Кавт т/, ЧАВТ КАВТ — и ЧРАБ и вспомогательных рабочих, занятых наблюдением за автоматами и работающих при помощи машин, чел.; Чраб - общая численность основных и вспомогательных рабочих, чел.

Финансовый компонент

Коэффициент концентрации собственного капитала Кск СК Кск — т СК - собственный капитал, руб.; П - общая сумма источников средств (долгосрочных и краткосрочных), руб.

Коэффициент абсолютной ликвидности Кабс.ликв КАБС.ЛИКВ ДС КП ДС - денежные средства, руб.; КП - краткосрочные пассивы, руб.

Коэффициент оборачиваемости средств в активах Коба ВР КОБА — « АСР ВР - выручка от реализации, руб.; Аср - средняя стоимость активов, руб.

Таблица 53.

Интерпретация значений инновационного потенциала предприятия

Уровень потенциала Диапазон значений ИП Качественная характеристика состояния ИП

Высокий (High) H ИП = 100 Соответствует лучшему состоянию инновационного развития предприятия

80 < ИП < 100 Отличное состояние ИП. Предприятие располагает максимальными возможностями осуществления

Уровень потенциала Диапазон значений ИП Качественная характеристика состояния ИП

инновационной деятельности и эффективно их использует. Предприятие находится на уровне мирового лидера своей отрасли.

Средний (Medium) M 66 < ИП < 80 Хорошее состояние ИП. Предприятие располагает значительными возможностями осуществления инновационной деятельности и активно их использует. Соответствует состоянию национального лидера своей отрасли.

33 < ИП < 66 Удовлетворительное состояние ИП. Предприятие располагает средними возможностями осуществления инновационной деятельности. Требуются развитие ИП и активизация его использования.

ИП = 33 Минимально допустимый уровень ИП. Соответствует предельному уровню конкурентоспособности; требуются срочные инвестиции в развитие составляющих ИП.

Низкий (Low) L 20 < ИП < 33 Плохое состояние ИП. Необходимы серьезные действия по изменению стратегии развития предприятия.

Уровень потенциала Диапазон значений ИП Качественная характеристика состояния ИП

0 < ИП < 20 Отсутствие возможностей осуществления инновационной деятельности. Предприятие может быть отнесено к числу несостоятельных.

П.2. Технические характеристики оборудования

Технические характеристики оборудования СЭЛП

Характеристика Значение

Максимальные размеры построения, мм 200х200х380

Мощность пучка, Вт 50.3500

Материал катода Вольфрам

Диаметр пучка, мм 0,2.1,0

Скорость сканирования, мм/с до 8000

Скорость построения, см3/час до 80

Ток, мА 0.50

Ускоряющее напряжение, кВ 60

Температура процесса, °С 600.1100

Давление в камере, мбар 1х10-4

Количество лучевых пятен, шт. <100

Таблица 55.

Технические характеристики оборудования для электронно-лучевой обработки

ЭЛУ-4

Наименование характеристики Значение

Мощность луча, кВт 15

Скорость перемещения, мм/с 0,5 - 40

Ускоряющее напряжение, кВ 60±1

Диапазон изменения тока, мА 1-250

Рабочий вакуум, мм. рт. ст. 1х10-4-5х10-5

Точность позиционирования, мкм 10

П.3. Результаты измерения шероховатости образцов, изготовленных при Построении 1

Таблица 56.

Результаты измерений параметров шероховатости боковых (по оси у) и верхней поверхностей образца, построенного на режиме 1. Направление измерения боковых поверхностей - вдоль направления построения. Левая и правая боковые

поверхности определяются относительно метки на образце

Измеряемая поверхность

№ Левая боковая Правая боковая Вдоль треков верхней Перпендикулярно трекам

измерения п/п поверхность поверхность поверхности верхней поверхности

Параметр шероховатости

Rz, мкм Ra, мкм Rz/Ra Rz, мкм Ra, мкм Rz/Ra Rz, мкм Ra, мкм Rz/Ra Rz, мкм Ra, мкм Rz/Ra

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1 159,00 32,10 4,95 175,00 34,40 5,09 5,29 0,74 7,15 19,70 2,74 7,19

2 156,00 29,50 5,29 133,00 28,00 4,75 5,60 0,75 7,47 12,50 1,77 7,06

3 147,00 27,60 5,33 113,00 25,60 4,41 6,17 0,69 8,94 12,50 1,73 7,23

4 159,00 31,30 5,08 195,00 37,00 5,27 10,30 0,99 10,40 11,30 1,76 6,42