83 / 530
Актуальные проблемы в машиностроении. 2016. №3
Инновационные технологии
в машиностроении
____________________________________________________________________
83
Технологии 3D печати позволили объединить в себе не только преимущества
порошковой металлургии, такие как высокий коэффициент использования материала, что не
получается достичь методами литья, но также и преимущества литейного производства при
получении деталей сложной формы и различной конфигурации.
Теория
Сегодня указанные технологии успешно применяются для производства изделий из
пластика, но уже ведутся активные работы по использованию в качестве сырья для таких
технологий различных металлических и керамических порошков. Однако вызванные при
этом сложности процесса уменьшают номенклатуру металлических изделий, получаемых с
помощью АМ-технологий [5 - 10].
Важнейшей задачей при этом является замена существующих дорогостоящих
импортных порошковых материалов более дешевыми аналогами. Таким образом, развитию
AM-технологий в секторе промышленности, безусловно, способствовало бы существенное
расширение номенклатуры металлопорошковых материалов различной морфологии. Если в
начале 2000-х годов это был перечень с не более 5-6 наименований, то сегодня пытаются
использовать десятки видов разнообразных композиций от обычных конструкционных
сталей до жаропрочных сплавов и драгметаллов в основном порошков сферической формы
[2 - 4]. В тоже время порошки из специальных сплавов (например, титановые) имеют очень
ограниченную номенклатуру видов этих материалов.
К основным преимуществам аддитивных технологий можно отнести следующее:
1.Возможность изготовление деталей сложной геометрии и различной конфигурации.
2. Возможность оперативно менять геометрию деталей.
3. Высокий коэффициент использования материала.
4. Различные методы 3D печати позволяют использовать их для восстановления и
ремонта изделий, а также дают возможность изготавливать детали с закрытыми полостями.
Несмотря на все достоинства и преимущества, которые предоставляет использование
3D печати, остается ряд проблем, сдерживающих распространение этой технологии в
промышленности. Одной из них является необходимость тщательных исследований свойств
(механических, физических) получаемых изделий из различных порошковых материалов, в
зависимости от таких факторов как влияние фракционного состава и формы самих частиц,
что безусловно очень важно в таких ответственных отраслях производства, как
авиастроение. При этом следует отметить, что на сегодняшний день уже существует ряд
деталей, изготовленных методами 3D печати, которые устанавливаются на газотурбинные
двигатели производства зарубежных компаний. Еще одной важной проблемой является
дороговизна оборудования для 3D печати, хотя, исходя из опыта предприятий, которые
внедряют в своем производстве технологии послойного выращивания изделий, можно
сделать вывод, что главным сдерживающим фактором на пути к широкому применению АМ-
технологий является дороговизна сырья для объемной печати. Особенно это сказывается при
использовании порошков титана, как легированных, так и нелегированных, и основную роль
в ценообразовании здесь играет не столько стоимость легирующих элементов, сколько
стоимость самой технологии получения порошков необходимой сферической формы
(которая составляет около 500-700 долларов за килограмм).
Таким образом, существует необходимость разработки порошков для АМ-технологий.
Поэтому основной задачей, поставленной в данной роботе, было определить возможность
применения титановых порошков несферической формы, которые прошли процессы
гидрирования и дегидрирования, в аддитивных технологиях для получения готовых изделий.
Процесс гидрирования титана (губчатого) состоит в прямом насыщении водородом
титана и проходит при температурах 400…600°С.