Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии и оборудования для прецизионного производства ответственных сложнопрофильных изделий специального назначения с целью перехода промышленности Российской Федерации к новому типу производства продукции в рамках шестого технологического уклада

Номер контракта: 14.582.21.0004

Руководитель: Смирнов Валентин Пантелеймонович

Должность: Главный научный сотрудник

Организация: Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения"
Организация докладчика: Государственный научный центр РФ Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
прецизионное производство, технология, оборудование, селективное лазерное плавление, сложнопрофильное изделие, крупногабаритное изделие, изделие специального назначения, нержавеющая сталь, титановый сплав, порошок

Цель проекта:
Разработка новых технологий и оборудования для прецизионного производства ответственных сложнопрофильных крупногабаритных изделий специального назначения. Разработка технологий производства специальных порошковых сырьевых материалов на основе нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, титана ВТ1-00, сплава ВТ-6 пригодных для аддитивного производства методом селективного лазерного плавления. Цель Проекта соответствует действующим решениям по созданию новых видов продукции и технологий в рамках осуществления Программы инновационного развития и технологической модернизации Госкорпорации «Росатом» на период до 2020 года (в гражданской части).

Основные планируемые результаты проекта:
1. Технология прецизионного производства ответственных сложнопрофильных крупногабаритных изделий специального назначения.
2. Экспериментальный образец оборудования для послойного синтеза ответственных сложнопрофильных изделий методом селективного лазерного плавления (СЛП).
По соотношению производительности (эффективности) и стоимости разрабатываемые технология и оборудование превосходит мировые аналоги как минимум в 1,25 раза.
3. Технология производства специальных порошковых сырьевых материалов нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т, обеспечивающая снижение себестоимости порошка не менее чем на 25% относительно имеющихся аналогов.
4. Безотходная технология производства околосферических порошков титана ВТ-1-00 и сплава ВТ-6 с монофракционностью 10-40 мкм не менее 90%, отклонением состав сплава не выше 0,1% масс и степенью использования исходного металла до 80%.
Порошки титана такого качества гарантируют размеренную стабильность при закалке и охлаждении, прочность сварного шва составляет не менее 90% прочности основного сплава.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Технология прецизионного производства ответственных сложнопрофильных изделий специального назначения
Экспериментальный образец оборудования для послойного синтеза ответственных сложнопрофильных изделий методом селективного лазерного плавления (СЛП).
Планируемые технические характеристики разрабатываемого оборудования:
• Максимальные размеры получаемых изделий - 500х400х400 мм;
• Скорость построения изделий - 15 см3/ч;
• Скорость сканирования области построения - до 10 м/с;
• Материалы - нержавеющая сталь, титан и его сплавы, сплавы цветных металлов.
Технология производства специальных порошковых сырьевых материалов обеспечит:
- получение порошкового материала стали (хим. состав, масс.%: Cr 17-19, Ni 9-11, Mn не более 2,0, C не более 0,12, P не более 0,35, S не более 0,02, Si не более 0,8) с частицами сферической формы размером 20-40 мкм с улучшенной однородностью химического состава по сравнению с мировыми аналогами, характеризующейся снижением отклонения относительного содержания легирующих элементов до 1-3% вместо имеющегося значения 20-100% и прогнозируемого до 2020 года – 5-20%;
- рекордное увеличение выхода металла в конечный продукт не менее 97% вместо имеющегося 30-50%, снижение себестоимости не менее 25% относительно имеющихся аналогов.
Безотходная технология производства из исходных ВТ-1-00 и ВТ-6 околосферичеких порошков с монофракционностью 10-40 мкм не менее 90%, отклонением состав сплава не выше 0,1% масс и степенью использования исходного металла до 80%.
Указанные целевые характеристики порошков титановых сплавов ВТ-1-00 и ВТ6 приведены с учетом прогнозного развития технологий в области титановых порошков, предназначенных для аддитивных технологий на период до 2020 года.
Сравнение приведенных критически важных характеристик порошков с аналогичной продукцией ведущих производителей порошков закрепляет приоритет по экологичности (снижение отходов на 30%), надежности (сохранение критических свойств металлических деталей при формировании сложнопрофильных изделий - обеспечение размеренной стабильность при закалке и охлаждении, повышение механических свойств за счет снижения остаточных напряжений в сравнении с литыми и коваными деталями, что обеспечивает им возможность эксплуатации при высоких энергетических воздействиях), эффективности, экономичности технологий.
Кроме того разрабатываемая технология обеспечит производство воспроизводимого постоянного качества и по содержанию примесей внедрения ниже 20 ppm и гомогенности состава титанового сплава.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Уже на текущем этапе получены запросы от крупных технологических компаний (Ротек, Плакарт, ГК «Росатом») на поставку разрабатываемого оборудования в количестве не менее 15 шт. к 2021 году.
Создание прецизионного производства на предприятиях ГК «Росатом» должно стать локомотивом развития других отраслей экономики России, т.е. имеется потенциал мультипликативного технологического влияния получаемых результатов на развитие нескольких отраслей экономики, требующих высокотехнологического производства изделий и комплектующих: машиностроение, электроэнергетика, нефтеперерабатывающая промышленность, химическая промышленность, металлургия.
Использование разрабатываемой технологии для изготовления ответственных сложнопрофильных изделий позволит значительно снизить себестоимость конечной продукции, повысить её качество за счет повышения однородности химического состава и структуры, увеличить срок службы изделий, работающих в жестких и экстремальных условиях эксплуатации, увеличить безопасность объектов.
Разрабатываемые технологии производства специальных порошковых сырьевых материалов универсальны и могут быть применены для получения широкого ассортимента высокооднородных по химическому и фазовому составу порошков сталей, титановых сплавов околосферической формы для различных отраслей экономики: машиностроение, электроэнергетика, нефтеперерабатывающая промышленность, химическая промышленность, металлургия.

Текущие результаты проекта:
• Разработана конструкторская документация на:
- составные части оборудования экспериментального участка для производства экспериментальных образцов сложнопрофильных изделий;
- нестандартное технологическое оборудование для получения порошков сталей 12Х18Н10Т;
- экспериментальное оборудование для получения околосферических порошков титана ВТ1-00 и его сплава ВТ-6.
• Изготовлены элементы оборудования экспериментального участка для изготовления сложнопрофильных изделий, в частности, оборудование для подготовки порошковых материалов.
• Экспериментальная установка для получения порошков нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т оснащена стандартным вакуумным боксом, стыкованным с печью восстановления, исключающим попадание воздуха в реакционную зону печи и предотвращающим окисления порошка.
• Разработаны предварительные проекты технологических инструкций и маршрутных карт для технологических и контрольных операций в рамках ТП-1 – ТП-6.
• Осуществлена наработка экспериментальных партий порошков нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т.
• Осуществлена наработка экспериментальных партий порошков титана ВТ1-00 сферической формы и крупностью ~20-40 мкм. Ионное травление показало отсутствие пор в частицах порошка.
• На основании предварительных экспериментов предложены различные варианты последовательного послойного формирования прототипа сложнопрофильных изделий и сформулированы рекомендации по применению режимов работы волоконного лазера (мощность излучения 300-400 Вт, скорость сканирования ~ 20 мм/с) из порошков из нержавеющей стали.