Виготовлення авіаційної деталі «Завихрувач» з жароміцного нікелевого сплаву Inconel 718 за допомогою адитивного виробництва

О. Воденнікова М. Коваль С. Воденніков
Отримано 07.08.2022, Доопрацьовано 23.10.2022, Прийнято 28.11.2022
Анотація

Мета. Метою роботи є виготовлення («вирощування») деталі «Завихрувач» зі сплаву Inconel 718 за допомогою технології селективного лазерного спікання. Методи досліджень. Процес адитивного виробництва авіаційної деталі «Завихрувач» характеризувався послідовністю операцій: побудова цифрової 3D–моделі → вибір адитивної технології (технології селективного лазерного спікання) та її реалізація → отримання готової деталі. Побудова цифрової 3D–моделі деталі здійснювалася з використанням програми Unigraphics NX 7.5. Технологія селективного лазерного спікання апробувалася на 3D– принтері типу EOS M400 з використанням в якості вихідних порошкових матеріалів металевих порошків на основі нікелю компаній Sino-Euro Materials Technologies of Xi'an Co., Ltd. («Sino Euro», Китай) та LPW Technology, Ltd («LPW», Великобританія). Дослідні зразки піддавалися операції гарячого ізостатичного пресування з наступною термообробкою відповідно до норм на авіаційно-космічні матеріали ASM 5662M. Хімічний склад сплаву Inconel 718 визначали методом спектрального та хімічного аналізів. Наукова новизна. Набула подальшого розвитку концепція виготовлення авіаційних деталей зі сплаву Inconel 718 за допомогою технології селективного лазерного спікання з застосуванням тривимірної цифрової моделі (CAD/CAM/CAE-системи). Практичне значення. Результати досліджень виготовлення деталі «Завихрувач» зі сплаву Inconel 718 за допомогою технології селективного лазерного спікання можуть використовуватися як прототип для виготовлення різних авіаційних деталей, наприклад, деталі «Охолоджуваний сопловий апарат турбіни» як в умовах АТ «Мотор Січ», так і в умовах ДП «Івченко-прогрес». Результати. Встановлено, що процес виготовлення авіаційної деталі «Завихрувач» з жароміцного нікелевого сплаву Inconel 718 за технологією селективного лазерного спікання характеризуються меншими числом технологічних операцій (зменшуються витрати на оснащення і додаткову механічну обробку) та спрощується прототипування виробів. При цьому виготовлена деталь «Завихрувач» володіє на 12–17 % меншою масою в порівнянні з її металевим аналогам

Ключові слова:
жароміцні сплави; авіаційні деталі; адитивне виробництво; 3D–друк; технологія селективного лазерного спікання; Inconel 718; 3D–модель

Взято з Том 20, № 2, 2022

Сторінки 10–15

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Industry 4.0: The Future of Productivity and Growth in Manufacturing Industries / Michael Rüßmann, M. Lorenz, P. Gerbert, Manuela Waldner, Jan Justus, Pascal Engel, Michael J. Harnisch [Електронний ресурс]. – 2015. – Режим доступу: https://inovasyon.gen.tr/images/Haberler/bcgperspectives_Industry40_2015.pdf

[2] ASTM International. ISO/ASTM Standard 52921-13: Standard Terminology for Additive Manufacturing-Coordinate Systems and Test Methodologies, 2013.

[3] Дорошенко В.С. Про практику адитивного виробництва в ливарництві та засоби лабораторного відпрацювання піщаних формувальних чи стрижневих сумішей для цього / В.С. Дорошенко // Метал та лиття України. – 2022. – № 1(30). – С. 60–65. С. 62–68. https://doi.org/10.15407/steelcast2022.01.062

[4] Підвищення структурної стабільності та властивостей жароміцних нікелевих сплавів для лопаток ГТД обробкою наноматеріалами / М.В. Грекова, Н.Є. Калініна, В.Т. Калінінз та ін./Авиационно-космическая техника и технология. –2018. – №8(152). – С. 60–65.

[5] Нікелевий жароміцний сплав [Електронний ресурс]. – 2022. – Режим доступу: http://techtrend.com.ua/index.php?newsid=13195

[6] Alloy 718 / Inconel 718 / UNS N07718 / 2.4668 [Електронний ресурс]. – 2022. – Режим доступу: https://emk24.ru/wiki/nikel_i_ego_splavy/alloy_718_inconel_718_n07718_4330575/

[7] Группа «Деловой профиль». Рынок технологий 3D-печати в России и мире: перспективы внедрения аддитивных технологий в производство [Електронний ресурс]. – 2021. – Режим доступу: http://www.cadcamcae.lv/N141/42- 51.pdf

[8] Руководство по 3D-печати методом селективного лазерного спекания (SLS) [Електронний ресурс]. – 2022. – Режим доступу: https://formlabs.com/ru/blog/what-is-selective-laser-sintering/

[9] Селективне лазерне спікання (Selective Laser Sintering, SLS) [Електронний ресурс]. – 2022. – Режим доступу: https://pro3d.com.ua/a368590-selektivne-lazerne-spikannya.html

[10] Иванов А.В., Заложных И.С., Барбарош К.О. Основы построения трехмерных моделей деталей ракетных двигателей в среде NX7.5: учебное пособие. – Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014. – 156 с.

[11] Данилов Ю., Артамонов И. Практическое использование NX. – М.: ДМК Пресс, 2011. – 332 с.

[12] Воденнікова О.С. Вирощування авіаційної деталі «Завихрувач» з жароміцного сплаву Inconel 718 за технологією селективного лазерного спікання / О.С. Воденнікова, М.О. Коваль, С.А. Воденніков // Науково-технічний журнал «Матеріалознавство та обробка металів». – 2022. – № 2(102). – С. 12–21. https://doi.org/10.15407/mom2022.02.000

[13] Коваль М.О. Дослідження механічних властивостей та структури сплаву IN718, отриманого методом 3Dпринтингу / М.О. Коваль, О.С. Воденнікова //Авіаційно-космічна техніка і технологія. – 2020. – №3. – С. 21–29. https://doi.org/10.32620/aktt.2020.3.03

[14] Vodennikova O.S. Investigation of Mechanical Properties and Structure of Inconel 718 Alloy Obtained by Selective Laser Sintering from Powder Produced by ‘LPW’ / O.S. Vodennikova, M.O Koval., S. A. Vodennikov // Metallophysics and Advanced Technologies. – 2021. – Vol 43. – Isse 7. – pp. 925–937. https://doi.org/10.15407/mfint.43.07.0925

[15] Vodennikova O. Selective laser sintering technology is to be used in order to obtain aviation unit application / O. Vodennikova, M. Koval., S. Vodennikov // METAL 2021 : 30th Anniversary International Conference on Metallurgy and Materials: Conference Proceedings (May 26–28, 2021, Brno, Czech Republic, EU). – 2021. – рp. 543–549. https://doi.org/10.37904/metal.2021.4156 

Vodennikova, О., Koval, M., & Vodennikov, S. (2022). Aircraft aviation part "Swirler" manufacturing from the heat-resistant nickel alloy Inconel 718 using additive manufacturing. Journal of Kryvyi Rih National University, 20(2), 10-15. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2022-1-55-10-15
uk