Разработка и исследование корпуса модульного блока на основе высокопрочного порошка РС-553 с использованием аддитивной технологии селективного лазерного плавления

Аннотация

Предложено корпус модульного блока на основе высокопрочного порошка РС-553 изготовлять, используя аддитивную технологию селективного лазерного плавления (Selective Laser Melting --- SLM). Сформулированы актуальность тематики данного направления, проблемы выбора и применения подходящего материала для эффективной реализации конструкций разной сложности с помощью аддитивных технологических процессов. Определены цели и задачи, а также необходимые методы для их достижения. В результате проведенных экспериментальных исследований установлено, что применение аддитивной технологии селективного лазерного плавления с соответствующими параметрами (скоростью подачи, температурой) при производстве корпуса модульного блока приводит к уменьшению массового показателя изделия. Определены свойства, которые положительно влияют на качество получаемого образца. Установлено, что оптимизация параметров технологического процесса способствует улучшению морфологических свойств изделия (пористости и шероховатости). Показано, что высокопрочный порошок РС-553 на основе сплава системы Al--Mg--Sc по общей коррозии и прочности более стойкий, чем аналогичный порошок РС-330 на основе сплава AlSi10Mg, а также сплавы АМг6 и Д16, применяемые в традиционной технологии. Полученный результат планируется использовать для гетерогенной интеграции с устройствами аддитивной электроники

Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:

Волков С.В., Вертянов Д.В., Тимошенков С.П. Разработка и исследование корпуса модульного блока на основе высокопрочного порошка РС-553 с использованием аддитивной технологии селективного лазерного плавления. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение, 2024, № 2 (147), с. 22--36. EDN: HGAEBQ

Литература

[1] Blakey-Milner B., Gradl P., Snedden G., et al. Metal additive manufacturing in aerospace: a review. Mater. Des., 2021, vol. 209, art. 110008. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110008

[2] Li S.S., Yue X., Li Q.Y., et al. Development and applications of aluminum alloys for aerospace industry. J. Mater. Res. Technol., 2023, vol. 27, pp. 944--983. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.09.274

[3] Manokhina E.S., Egorov N.V. Application of additive technologies in rocket and space engineering. Молодежь. Общество. Современная наука, техника и инновации, 2023, № 22, с. 190--191. EDN: SFLWOR

[4] Камалов Т.В., Истомин В.В. Применение аддитивных технологий в ракетно-космической технике. Наукосфера, 2022, № 1-1, c. 207--213. EDN: RWFZAX

[5] Perera A.T.K., Song K., Umezu S., et al. Recent progress in functionalized plastic 3D printing in creation of metallized architectures. Mater. Des., 2023, vol. 232, art. 112044. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112044

[6] Bastola A., He Y., Im J., et al. Formulation of functional materials for inkjet printing: A pathway towards fully 3D printed electronics. Mater. Today Electron., 2023, vol. 6, art. 100058. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtelec.2023.100058

[7] Hoerber J., Glasschroeder J., Pfeffer M., et al. Approaches for additive manufacturing of 3D electronic applications. Procedia CIRP, 2014, vol. 17, pp. 806--811. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2014.01.090

[8] Koutny D., Skulina D., Pantelejev L., et al. Processing of Al-Sc aluminum alloy using SLM technology. Procedia CIRP, 2018, vol. 74, pp. 44--48. DOI: https://doi.org/10.1016/j.procir.2018.08.027

[9] Захаров В.В., Филатов Ю.А. Современные тенденции развития алюминиевых сплавов, легированных скандием. Технология легких сплавов, 2022, № 3, с. 9--18. DOI: https://doi.org/10.24412/0321-4664-2022-3-9-18

[10] Рябов Д.К., Панов А.В., Виноградов Д.А. и др. Перспективы применения экономнолегированных скандийсодержащих алюминиевых сплавов. Технология легких сплавов, 2021, № 2, c. 23--31. DOI: https://doi.org/10.24412/0321-4664-2021-2-23-31

[11] Тарасова Т.В., Аблеева Р.Р. Изготовление изделий методом селективного лазерного плавления из порошков алюминиевых сплавов. Вестник современных технологий, 2017, № 1, с. 48--51. EDN: ZOFLYF

[12] Абрамов И.В., Лукина Ю.Д., Абрамов В.И. Обеспечение развития аддитивных технологий в России в условиях санкций. Российский экономический вестник, 2022, т. 5, № 4, c. 198--204. EDN: ZJVLWN

[13] Денисюк Д.В., Ивлев Д.Ю., Кузнецов А.О. Использование SLM технологий 3D печати в авиастроении. Тр. XXI Всерос. науч.-техн. конф. "Наука. Промышленность. Оборона". Т. 1. Новосибирск, НГТУ, 2020, c. 15--19. EDN: FTHAJN

[14] Mishra R.-S., Thapliyal S. Design approaches for printability-performance synergy in Al alloys for laser-powder bed additive manufacturing. Mater. Des., 2021, vol. 204, art. 109640. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.109640

[15] Aboulkhair N.T., Simonelli M., Parry L., et al. 3D printing of aluminium alloys: additive manufacturing of aluminium alloys using selective laser melting. Prog. Mater. Sc., 2019, vol. 106, art. 100578. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2019.100578

[16] Aboulkhair N-T., Everitt N.-M., Ashcroft I., et al. Reducing porosity in AlSi10Mg parts processed by selective laser melting. Addit. Manuf., 2014, vol. 1-4, pp. 77--86. DOI: https://doi.org/10.1016/j.addma.2014.08.001

[17] Караваев А.К., Пучков Ю.А. Исследование структуры и свойств сплава AlSi10Mg, полученного методом селективного лазерного сплавления. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2020, № 5 (134), с. 71--85. DOI: https://doi.org/10.18698/0236-3941-2020-5-71-85

[18] Литвинцев А.И. Перспективы применения алюминиевых порошковых сплавов для изготовления деталей по аддитивной технологии. Технология легких сплавов, 2015, № 4, с. 25--30. EDN: VLQGNR

[19] Bertoli U.S., Wolfer A.-J., Matthews M.-J., et al. On the limitations of volumetric energy density as a design parameter for selective laser melting. Mater. Des., 2017, vol. 113, pp. 331--340. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.10.037

[20] Thomas M., Baxter G.-J., Todd I. Normalised model-based processing diagrams for additive layer manufacture of engineering alloys. Acta Mater., 2016, vol. 108, pp. 26--35. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.02.025

[21] Trapp J., Rubenchik A.-M., Guss G., et al. In situ absorptivity measurements of metallic powders during laser powder-bed fusion additive manufacturing. Appl. Mater. Today, 2017, vol. 9, pp. 341--349. DOI: https://doi.org/10.1016/j.apmt.2017.08.006

[22] Литунов С.Н., Слободенюк В.С., Мельников Д.В. Обзор и анализ аддитивных технологий. Ч. 1. Омский научный вестник, 2016, № 1, c. 12--17. EDN: TRTGIN

[23] Зобов П.Г., Дектярев А.В., Казаченко К.В. и др. Исследование физико-механических свойств образцов, полученных по технологии SLM. Ч. 1. Предел прочности. Известия КГТУ, 2022, № 65, c. 107--117. EDN: DKWDQP

[24] Соковиков М.А., Оборин В.А., Чудинов В.В. Исследование структурных и механических аспектов локализации пластической деформации и разрушения при динамическом нагружении. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, 2021, № 2, c. 27--33. DOI: https://doi.org/10.7242/2658-705X/2021.2.3

[25] Рохлин Л.Л., Бочвар Н.Р. Физико-химические исследования алюминиевых сплавов с несколькими переходными металлами. Все материалы. Энциклопедический справочник, 2014, № 2, c. 35--42. EDN: RUWNHP