Вирощування авіаційної деталі «Завихрувач» з жароміцного сплаву Inconel 718 за технологією селективного лазерного спікання

О.С. Воденнікова; М.О. Коваль; С.А. Воденніков

doi:10.15407/mom2022.02.012

Автор(и)

О.С. Воденнікова Запорізький національний університет, Запоріжжя https://orcid.org/0000-0003-0496-5435
М.О. Коваль АТ «Мотор Січ», Запоріжжя https://orcid.org/0000-0003-1152-4654
С.А. Воденніков Національний університет «Запорізька політехніка», Запоріжжя https://orcid.org/0000-0002-5563-5244

DOI:

https://doi.org/10.15407/mom2022.02.012

Ключові слова:

адитивні технології, селективне лазерне спікання, Inconel 718, 3D- модель, авіаційні деталі

Анотація

Для вирішення проблем підвищення надійності та ефективності експлуатації авіаційних двигунів у роботі розглянуто як альтернативу традиційним методам отримання авіаційних деталей застосування адитивного виробництва. Адитивні технології дозволяють за даними тривимірної цифрової моделі (CAD/CAM/CAE-системи) створювати складнопрофільні конструкції з високими механічними й експлуатаційними характеристиками, що повинні відповідати стандарту ASTM F2792.1549323-1. Процес адитивного виробництва характеризується послідовністю операцій: побудова цифрової 3D-моделі → вибір адитивної технології та її реалізація → отримання готової деталі. У роботі в умовах АТ «Мотор Січ» запропоновано розглянути можливості вирощування авіаційної деталі «Завихрувач» з жароміцного нікелевого сплаву Inconel 718 за технологією селективного лазерного спікання в 3D-принтері типу EOS M400. В якості вихідних порошкових матеріалів використовували сферичні порошки на основі нікелю компаній Sino-Euro Materials Technologies of Xi'an Co., Ltd. («Sino Euro», Китай) та LPW Technology, Ltd («LPW», Великобританія). Експериментальним шляхом встановлена залежність механічних та жароміцних властивостей сплаву Inconel 718 від напрямку зростання деталі (зокрема, горизонтального напрямку ХY та вертикального напрямку Z). Проведено металографічні дослідження зразків сплаву Inconel 718 до та після процесу термообробки. За допомогою програми Unigraphics NX 7.5 виконано моделювання авіаційної деталі, яке починається з побудови ескізу, проєктування цифрової 3D-моделі деталі та її редагування. Показано, що вирощування авіаційної деталі «Завихрувач» за технологією селективного лазерного спікання характеризується: меншими числом технологічних операцій на виготовлення складної за геометричною конфігурацією деталі; зменшенням до 6 разів браку готової деталі; зменшенням матеріальних витрат на оснащення і додаткову механічну обробку; зниженням до 12–17 % маси деталі порівняно з її стандартним аналогом, отриманим шляхом механічної обробки.

Посилання

Pleskach V.M., Olshanetskyi V.Yu., Novi materialy i tekhnolohii v metalurhii ta mashynobuduvanni, 2019, No. 1, рр. 87-89. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15588/1607-6885-2019-1-14

Kostochkin V.V., Nadezhnost aviatsionnykh dvigatelei i silovykh ustanovok (Reliability of aircraft engines and power plants). Moskva: Mashinostroenie, 1976, 248 p. [in Russian].

Abraimov N.V., Eliseev Yu.S, Khimiko-termicheskaya obrabotka zharoprochnykh staley i splavov (Chemical and thermal treatment of heat-resistant steels and alloys). Moskva: Inzhemet Inzhiring, 2001, 622 р. [in Russian].

GOST 5632-2014, Nerzhaveyushchie stali i splavy korrozionno-stoykie, zharostoykie i zharoprochnye (Stainless steels and corrosion resisting, heat-resisting and creep resisting alloys. Grades). Moskva: Standartinform, 2015, 48 р. [in Russian].

Kablov E.N., Golubovskiy E.R., Zharoprochnost nikelevykh splavov (Heat resistance of nickel alloys). Moskva: Mashinostroenie, 1998, 464 р. [in Russian].

Maslenkov S.B., Zharoprochnye stali i splavy: spravochnik (Heat-resistant steels and alloys: a handbook). Moskva: Metallurgiya, 1983, 192 р. [in Russian].

Inkonel (Inkonel). Available at: http://saturn-sv.ru/inkonel. [in Russian].

Bezyazychnyy V.F., Osnovy tekhnologii mashinostroeniya: uchebnik dlya vuzov (Fundamentals of mechanical engineering technology: a textbook for universities). Moskva: Mashinostroenie, 2013, 568 p. [in Russian].

Klimov Yu.M., Samoylov E.A., Zezin N.L., Efanov V.V., Komkov V.A., Mel'nikov V.M., Mikhaylov Yu.B., Motorin V.N., Pavlov A.D., Samoylov D.E., Syromyatnikov V.S., Timofeev I.A., Churkina T.Yu., Detali mekhanizmov aviatsionnoy i kosmicheskoy tekhniki: uchebnoe posobie (Details of the mechanisms of aviation and space technology: a textbook); pod red. Yu.M. Klimova, E.A. Samoylova. Moskva: MAI, 1996, 344 р.[in Russian].

Adytyvni 3d tekhnolohii. Adytyvni tekhnolohii – ryvok v maibutnie (Additive 3d technology. Additive technologies are a leap into the future). Available at: https://baxili.ru/uk/business-ideas/additivnye-3d-tehnologii-additivnye-tehnologii-ryvok-v-budushchee-chto.html. [in Ukrainian].

Dovbysh V.M., Zabednov P.V., Zlenko M.A., Additivnye tekhnologii i izdeliya iz metalla (Additive technologies and metal products). Available at: http://docplayer.com/21865-Additivnye-tehnologii-i-izdeliya-iz-metalla-dovbysh-v-m-zabednov-p-v-zlenko-m-a.html. [in Russian].

Gnatenko M., Zhemanyuk P., Petryk I., Sakhno S., Chigileichik S., Naumik V., Ovchinnikov A., Matkovskaya M. Eastern-european journal of enterprisetechnologies, 2019, Vol. 1, No 1, pp. 49–55. [in English]. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.157604

Kablov E.N., Intellekt i tekhnologii, 2015, No. 2 (11), pp. 52–55. [in Russian].

Celektyvne lazerne spikannia (Selective Laser Sintering, SLS). Available at: https://pro3d.com.ua/a368590-selektivne-lazerne-spikannya.html. [in Ukrainian].

Zlenko M.A., Nagaytsev M.V., Dovbysh V.M. Additivnye tekhnologii v mashinostroenii: posobie dlya inzhenerov (Additive technologies in mechanical engineering: a guide for engineers). Moskva: GNTs RF FGUP «NAMI», 2015, 220 р. [in Russian].

Alloy 718 / Inconel 718 / UNS N07718 / 2.4668. Available at: https://emk24.ru/wiki/nikel_i_ego_splavy/alloy_718_inconel_718_n07718_43. . [in Russian].

Vodennikova O.S., Koval M.O., Vodennikov S.A., Metallofizica Noveishie Tekhnologii, 2021, Vol. 43, Issue 7, pp. 925–937. [in English]. https://doi.org/10.15407/mfint.43.07.0925

Koval M.O., Vodennikova O.S., Aviatsiyno-kosmichna tekhnika i tekhnolohiya, 2020, No. 3, pp. 21– 29. [in Ukrainian]. https://doi.org/10.32620/aktt.2020.3.03

Ivanov A.V., Zalozhnykh I.S., Barbarosh K.O. Osnovy postroeniya trekhmernykh modeley detaley raketnykh dvigateley v srede NX7.5: uchebnoe posobie (Fundamentals of construction of three-dimensional models of rocket engine parts in the environment NX7.5: a textbook). Voronezh: FGBOU VPO «Voronezhskiy gosudarstvennyy tekhnicheskiy universitet», 2014, 156 p. [in Russian].