14.578.21.0142

Цель работы – создание научно-технического задела, необходимого для разработки оборудования для послойного синтеза полиметаллических изделий из порошковых металлических материалов, позволяющего значительно расширить технологические возможности методов послойного лазерного выращивания за счет комбинирования различных материалов в одном изделии.
Основной задачей проекта является разработка методов управляемого формирования гетерогенных порошковых структур и изготовление мультипорошковой системы, предназначенных для применения в составе мультилазерного автоматизированного комплекса для послойного синтеза полиметаллических изделий.

Развитие техники авиастроения, ракетостроения, автостроения, судостроения требует повышения прочностных характеристик изделий, их жаростойкости, износостойкости, коррозионной стойкости и т.п. при одновременном уменьшении веса и габаритов. Для достижения этого необходимо комбинирование различных материалов в одном изделии.
Новизна
Существующие оборудование и технологии не позволяют комбинировать материал в процессе послойного лазерного синтеза.
Конкурентными преимуществами разработки являются:
– возможность получения изделий из функциональных градиентных материалов, характеризующихся непрерывным изменением свойств;
– повышение производительности и экономической целесообразности единичного и мелкосерийного производства;
– возможность оперативных изменения в процессе производства;
– уменьшение используемых производственных площадей.

В рамках ПНИ  проведены теоретические исследования процессов тепломассопереноса и смешения материалов при послойном лазерном синтезе на границе раздела областей, формируемых из различных порошков. На основании, которых определены размер переходной зоны в вертикальном направлении порядка нескольких десятых миллиметра и в горизонтальном порядка долей миллиметра, исходя из чего разрешение устройств подачи порошка должно быть порядка одного миллиметра.

Проведены сравнительные экспериментальные исследования макетов:

• многосоплового устройства подачи порошка УППМ.001.000.000,
• бункерного устройства подачи порошка УППМ.002.000.000.

В результате исследования подтверждены технические характеристики объектов исследования, подтверждена правильность принятых технических решений, определена возможность изготовления экспериментальных образцов слоев с гетерогенной порошковой структурой из разных пар металлов/сплавов с применением макетов. Установлено, что устройство подачи порошка УППМ.002.000(бункерное) обладает большей производительностью насыпания металлов/сплавов в сравнении с устройством подачи порошка УППМ.001.000.000 (многосопловое).

Разработаны программа и методики исследований экспериментальных образцов слоев с гетерогенной порошковой структурой из разных пар металлов/сплавов для следующих пар материалов:

• Титан технический типа ВТ1-0 ГОСТ 19807-91/Сплав типа ВТ6 ГОСТ 19807-91.
• Сплав типа ХН62ВМЮТ (ЭП-708 ВД) ТУ14-1-1018-98/ Сплав типа ЭП-718 ТУ 1-809-823-99

Включающие в себя определение следующих показателей:

• Толщина формируемого слоя порошка.
• Дискретность расположения металлов/сплавов в вертикальном направлении.
• Дискретность расположения металлов сплавов в горизонтальном направлении.
• Размер переходной зоны одного металла/сплава в другой (горизонтально и вертикально).
• Плотность экспериментальных образцов слоев

• Разработаны методы управляемого формирования гетерогенных порошковых структур (УФГПС) при послойном синтезе полиметаллических изделий.
• Сделан аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ
• Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96
• Разработаны и изготовлены макеты многосоплового и бункерного устройств подачи порошков (по методам, формирования гетерогенных порошковых структур при послойном лазерном синтезе полиметаллических изделий).

• Выполнены теоретические исследования процессов тепломассопереноса и смешения материалов при послойном лазерном синтезе на границе раздела областей, формируемых из различных порошков.
• Разработаны технические требования на устройство подачи порошков
• Разработана программа и методики сравнительных экспериментальных исследований макетов многосоплового и бункерного устройств подачи порошков.
• Проведены сравнительные экспериментальные исследования макетов многосоплового и бункерного устройств подачи порошков.
• Проведены экспериментальные исследования процессов формирования гетерогенных порошковых структур.
• Разработана программа и методики исследований экспериментальных образцов слоев с гетерогенной порошковой структурой из разных пар металлов/сплавов
• Выполнена разработка мультипорошковой системы, позволяющая комбинировать материал в процессе послойного лазерного синтеза, в отличие от аналогичных разработок, существующих оборудования и технологий.

Мультипорошковая система для послойного формирования гетерогенных порошковых структур из двух порошков разных металлов/сплавов предназначена для изготовления полиметаллических изделий в составе мультилазерного автоматизированного комплекса.
Использование результатов данного проекта позволит получить следующие социально-экономические эффекты:
– улучшение потребительских свойств выпускаемой продукции;
– совершенствование технологических процессов с точки зрения снижения издержек производства, повышения производственной безопасности (включая экологическую);
– повышение уровня автоматизации производства;
– обеспечение гибкости производств, сокращение производственного цикла.
Результаты проекта в составе мультилазерного автоматизированного комплекса для послойного синтеза полиметаллических изделий подлежат промышленному освоению силами Индустриального партнера.