ЦАГИ исследует возможности аддитивных технологий в производстве авиационных деталей

Особую актуальность в аэрокосмической отрасли сегодня приобретают аддитивные технологии, позволяющие реализовать мелкосерийное производство сложнопрофильных изделий. Специалисты Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ) изучают один из методов 3D-печати — селективное лазерное сплавление.

Сегодня ученые института работают над экспериментальным подтверждением высоких механических характеристик и циклической долговечности изделий, полученных методом селективного лазерного сплавления, сообщает пресс-служба ЦАГИ. Инженер лаборатории фрактографических исследований отделения ресурса конструкций ЦАГИ Юлиана Леонтьева выступила с докладом о проведенных исследованиях на научно-технической конференции во Всероссийском научно-исследовательском институте авиационных материалов (ВИАМ).

Применение аддитивных технологий позволяет достигать высокого коэффициента использования материала и, соответственно, значительного сокращения затрат на производство изделий авиационного назначения. Наряду с такими известными методами, как селективное лазерное спекание и тепловое сплавление, плазменная и лазерная наплавка металла, селективное лазерное сплавление позволяет синтезировать из металлопорошковых композиций тонкостенные детали сложной формы, имеющие полости и выемки, которые традиционными способами выполнить невозможно.

С целью сравнительных исследований специалисты института изготовили образцы в виде пластин прямоугольной формы с центральным отверстием. Первые выполнены на SLM 3D-принтере из порошковой нержавеющей стали ROS PH1, вторые вырезаны из катаной полосы закаленной стали марки 30ХГСА, широко применяемой в авиации.

Образцы прошли испытания на сопротивление усталости на универсальной сервогидравлической установке. Следующим шагом стало определение механических характеристик: твердости и временного сопротивления разрыву. Результаты экспериментальных исследований, проведенных на универсальной испытательной разрывной машине и с помощью твердомера, сопровождались теоретическим анализом имеющихся нормативных данных по сталям EOS PH1 и 30ХГСА.

В завершение ученые института выполнили ряд исследований на сканирующем электронном микроскопе. Результаты микроскопии позволили установить, что особое строение и малочисленные несовершенства микроструктуры обеспечивают повышение прочностных характеристик и показателей сопротивления усталости в случае образцов из стали EOS PH1 аддитивного производства, оказавшихся сопоставимыми с аналогичными показателями для образцов из «традиционной» стали 30ХГСА.

В итоге показано, что сталь аддитивного производства EOS PH1 и традиционный авиационный полуфабрикат 30ХГСА, несмотря на различия в химическом составе и микроструктуре, имеют сопоставимые показатели временного сопротивления разрыву и циклической долговечности. Это свидетельствует о большом потенциале EOS PH1 в плане производства авиационных изделий сложной формы, соответствующих высоким требованиям по прочности, твердости и усталостной долговечности.

Метод селективного лазерного сплавления позволяет сокращать временные затраты на производство изделий за счет получения за один техпроцесс сразу нескольких однотипных сложнопрофильных тонкостенных деталей, зачастую не требующих дополнительной механической обработки. В аддитивном производстве по технологии селективного лазерного сплавления применяются такие порошковые материалы, как нержавеющие стали марок PH1, 17-4 PH, 15-5 PH, алюминиевые сплавы систем Al-Si-Mg и титановые сплавы Ti-Al-V (используются для изготовления лопаток газотурбинных двигателей). Полное сплавление в твердотельное изделие происходит за счет послойного наплавления лазерным лучом порошкового материала в инертной среде. 

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.