Российские ученые усовершенствовали аддитивное производство литейных форм
Специалисты Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» и ПАО «ОДК-Кузнецов» представили подход, позволяющий создавать более прочные и термостойкие детали для авиадвигателей и энергетических установок. Метод предусматривает изготовление литейных форм, сочетая технологии 3D-печати с высокотемпературным спеканием, что решает ключевую проблему существующих методик — выделение газов при литье жаропрочных сплавов.
При современном аддитивном производстве отливок распространен способ послойного выращивания литейных форм из сыпучего огнеупорного наполнителя с помощью жидкого связующего из синтетической смолы. Этот метод имеет преимущества перед традиционной формовкой с использованием моделей, но полученный результат не подходит для вакуумного литья высокотемпературных сплавов.
Такие формы выделяют большое количество газообразных продуктов из-за разрушения органических связующих материалов при нагреве. Альтернативные методы, такие как фотополимерная 3D-печать керамики, обладают существенными недостатками, включая высокую стоимость и низкую геометрическую точность после спекания. Российские ученые предложили решение этой проблемы, разработав основы новой комбинированной технологии, сообщает пресс-служба НИТУ МИСИС на портале Naked Science.
«Основная идея нашего подхода заключается в использовании преимуществ 3D-печати для создания изделий сложной геометрии с последующим укреплением формы за счет пропитки коллоидным кремнеземом. Кроме традиционного диоксида кремния в работе использовались еще два перспективных огнеупорных материала — гранулированный оксид алюминия (пропант) и полые керамические микросферы (ценосферы), которые обеспечивают необходимые технологические и теплофизические свойства форм», — рассказал директор инжинирингового центра литейных технологий и материалов НИТУ МИСИС Андрей Колтыгин.
Процесс изготовления состоит из нескольких этапов. Сначала методом струйной 3D-печати с использованием фуранового связующего (Binder Jetting) создается заготовка литейной формы. Заготовка подвергается многократной пропитке коллоидным кремнеземом для заполнения пор и укрепления структуры. Завершающий этап — спекание при температуре около 1200°C для формирования прочных керамических связей и удаления органического связующего. После этого форма готова к заливке металлом в вакууме.
Опыты показали, что предложенная технология позволяет достигать высокой прочности форм при минимальной усадке — всего 0,5-1,8%. Это существенно меньше, чем при использовании альтернативных методов аддитивного изготовления керамических литейных форм. В ходе работ получены экспериментальные отливки из жаропрочного никелевого сплава, соответствующие промышленным требованиям по основным параметрам.
«Хотя новая технология нуждается в отработке и совершенствовании, она имеет большой потенциал для применения в авиационной и энергетической промышленности, где требуются сложные детали из жаропрочных сплавов. Особенно перспективным направлением является производство турбинных лопаток и других важных элементов авиадвигателей. Сейчас мы работаем над оптимизацией технологии для улучшения качества поверхностей получаемых отливок», — рассказал аспирант кафедры литейных технологий и художественной обработки материалов МИСИС Андрей Рижский.
Работа проведена в рамках проекта по созданию высокотехнологичного производства крупногабаритных литых деталей из жаропрочных сплавов для газотурбинных двигателей и индустриальных установок. Результаты исследования опубликованы в научном издании Journal of Manufacturing and Materials Processing.
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.
Еще больше интересных статей
Росатом запустил серийное производство термопластичных композитов
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
В Китае испытали 3D-печатный реактивный микродвигатель
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Презентация первого отечественного строительного 3D-принтера
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Мы рады представить вам нашу совместную разработку с компанией Спец...
Комментарии и вопросы
да наверняка, что от новое при...
они там придумали уже как без....
потому что объект печати значи...
Подскажите, почему слой, идущи...
Всем привет! Только сегодня пр...
Простоял без дела принтер пару...
Добрый вечер.Изодрал я за 4 го...