По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 778.648

Влияние показателя отклонения формы образцов никелевого сплава на точность 3D-печати

А.Б. Мазалов АО «Центр аддитивных технологий», АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» (филиал в ПФО)
Д.Е. Силютин АО «Центр аддитивных технологий», АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» (филиал в ПФО)
Е.П. Ендальцев АО «Центр аддитивных технологий», АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» (филиал в ПФО)
И.И. Морозов АО «Центр аддитивных технологий», АО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс» (филиал в ПФО)

В работе проведено качественное и количественное сравнение отклонения формы образцов, изготовленных методом SLM, измеренного при помощи 3D-сканирования и рассчитанного на основе конечно-элементного моделирования в системе Ansys Additive. Исследование проведено на примере трех образцов из жаропрочного сплава на никелевой основе 08ХН53БМТЮ — российского аналога Inconel 718. Оценка перемещений осуществлялась как на платформе построения после выращивания, так и после отделения от нее. Сопоставление экспериментальных и расчетных данных перемещений контрольных точек образцов показало достаточную для практических целей точность расчетной модели, построенной на базе технологий компьютерного моделирования Ansys Additive.

Литература:

1. NASA’s New Material Built to Withstand Extreme Conditions. — https://www.nasa.gov/ feature/glenn/2022/nasa-s-new-material-builtto-withstand-extreme-conditions (accessed: 19.04.2022).

2. Каплун А.Б., Морозов Е.М., Олферьева М.А. ANSYS в руках инженера: практическое руководство. — Либроком, 2009. — 272 с.

3. Zienkiewicz O.C., Parekh C.J. Transient field problems: two-dimensional and threedimensional analysis by isoparametric finite elements // International Journal of Numerical Methods in Engineering. 1970. Vol. 2. pp. 61–71.

4. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L., Fox D. The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics. Elsevier, 2014. 672 p.

5. Process Modeling and Validation of Powder Bed Metal Additive Manufacturing, Conference Paper (PDF Available), Sakya Tripathy, Charlie Chin, Tyler London, Utkarsha Ankalkhope, Victor Oancea / June 2017, Conference: NAFEMS World Congress 2017, At Stockholm.

6. Грязнов М.Ю., Шопин С.В., Чувильдеев В.Н. Физико-механические свойства и структура сплава INCONEL 718, полученного по технологии послойного лазерного сплавления // Физика твердого тела: вестник Нижегородского университета Н.И. Лобачевского. — 2014. — № 4 (1). — С. 46–51.

7. Gryaznov M., Shopin S., Chuvildeev V. Physical & mechanical properties and structure of INCONEL 718 alloy obtained as per Selective Laser Melting (SLM) technology // Physics of solid body: Bulletin of Lobachevsky State University of Nizhny Novgorod. 2014; 4 (1): 46–51. (in Russian)

8. Киршина А.А., Багерман А.З., Киршин А.Ю., Князьков М.Л., Левихин А.А. Сравнительная оценка эксплуатационных характеристик (окисление, коррозия) порошковых и литейных сплавов // Труды Крыловского государственного научного центра. — 2018. — № 2 (384). — С. 81–86.

Аддитивные технологии сегодня — одно из наиболее динамично развивающихся направлений цифрового производства. Они входят в перечень технологий 6-го технологического уклада и в список ключевых направлений технологического развития, содержащихся в стратегии инновационного развития экономики России. Существует множество технологий, которые можно назвать аддитивными, объединяет их одно: построение модели происходит путем добавления материала (от англ. аdd — «добавлять») в соответствии с конфигурацией 3D-модели, в отличие от традиционных технологий, где создание детали происходит путем удаления «лишнего» материала.

Двигателестроение является той отраслью, где аддитивные технологии находят все новые и новые применения. Это обусловлено несколькими факторами:

1. Снижение массы конечного изделия ввиду увеличения материалоемкости заготовок за счет повышения функциональности размещения материала или снижения количества деталей. Снижение массы двигательной установки существенно повышает эксплуатационные характеристики летательного аппарата.

2. Снижение затрат на производство. Элементы ГТД и ЖРД имеют сложную геометрию, для их изготовления требуются дорогостоящая оснастка и большое количество ручного труда. Весьма существенный выигрыш можно получить на стадии ОКР за счет уменьшения сроков изготовления опытных образцов и уменьшения времени простоя конструкторского подразделения.

Немаловажной является возможность получения сверхсуммарного эффекта, когда изготовление конструкций, полученных только аддитивными технологиями (АТ), приводит к такому увеличению удельных параметров изделия, которые перекрывают затраты на стоимость изготовления.

Новые возможности предоставляют аддитивные технологии также и для синтеза новых материалов прямо во время выращивания детали. Так, специалистам NASA удалось путем диспергирования в металл оксидных наночастиц получить жаропрочный сплав GRX-810, обладающий в 2 раза большей прочностью по сравнению с традиционным материалом, в 3,5 раза большей жесткостью при растяжении и изгибе и в 1000 раз большей долговечностью [1]. Следует также отметить, что состав нового сплава определен на основе компьютерного моделирования термодинамических процессов.

Для Цитирования:
А.Б. Мазалов, Д.Е. Силютин, Е.П. Ендальцев, И.И. Морозов, Влияние показателя отклонения формы образцов никелевого сплава на точность 3D-печати. Управление качеством. 2022;8.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: