Аддитивные технологии (АТ) – это послойное наращивание и синтез объекта с помощью компьютерных 3D технологий. Другими словами, это технологии проектирования и производства продукции с применением 3D-печати.
Метод селективного электронно-лучевого сплавления (СЭЛС) – аддитивная технология, при которой порошок металла (сплава)послойно расплавляется электронным лучом в вакууме для создания трехмерных объектов.
Технологии метода СЭЛС
Суть данного метода заключается в послойном «выращивании» изделия, контуры слоев которого выстраиваются электронным лучом, плавящим металл (сплав) в определенных местах. Такая технология позволяет изготовлять изделия любой конфигурации. Преимущество СЭЛС заключается в том, что при 3D-печати металлов (сплавов) достигается высокая прочность деталей, возможность изготовления изделий с внутренними полостями сложной геометрии, высокая производительность.
Принцип построения изделия протекает циклически. Каждый цикл включает четыре этапа:
- Дозирование;
- Предварительный подогрев слоя порошка;
- Плавление порошка в заданных точках;
- Опускание платформы с изделием на один шаг.
В настоящее время АТ, основанные на процессах селективного электронно-лучевого сплавления порошка металлов (сплавов), являются перспективным направлением получения ответственных изделий с конфигурацией любой сложности. Они находят широкое применение в различных отраслях народного хозяйства:
- авиации и космонавтике;
- оборонной промышленности;
- медицине;
- строительстве и архитектуре;
- потребительской электронике и др.
Характеристика изделий из титановых сплавов
Титановые сплавы выделяются среди прочих рядом отменных характеристик:
- Высокая коррозионная стойкость (не реагируют с морской водой, хлором и др. химически активными веществами);
- Обладают малым весом при сохранении высокой прочности (способны выдерживать значительные нагрузки);
- Имеют высокий предел прочности на растяжение (300-450 МПа, а при специальной обработке – до 2000 МПа);
- Обладают парамагнитными свойствами (не намагничиваются, не притягиваются и не отталкиваются в магнитном поле);
- Имеют низкую теплопроводность (коэффициент температурного расширения в 12 раз меньше в сравнении с алюминием);
- Долговечны в эксплуатации;
- Отдельные сплавы обладают высокой пластичностью.
Титановые сплавы условно делятся на три основных вида – конструкционные (отличаются высокой прочностью и твердостью), жаропрочные (не теряют свои свойства при высоких температурах) и сплавы на основе определенных химических соединений (обладают пониженной плотностью).
Исходя из видов и характеристик из титановых сплавов изготовляют различные по назначению изделия, имеющие множество положительных аспектов.
Из недостатков отмечается высокая стоимость и сложность механической обработки. Первое вызвано большими затратами электроэнергии при добыче исходного сырья и энергоемкостью изготовления самих изделий, второе – из-за повышенной твердости сплавов.
Для проверки качества и определения свойств титановых сплавов разработаны специальные стандарты. Одним из них является ГОСТ Р 58419-2019.
ГОСТ Р 58419-2019
Требования стандарта распространяются на изделия из титановых сплавов, применяемых в авиационной и ракетно-космической технике, судостроении, энергетической отрасли.
Настоящий ГОСТ определяет технические требования к показателям качества и методы контроля изделий из титановых сплавов (см. табл. 1).
Изделия должны быть изготовлены методом СЭЛС из порошкового материала на оборудовании по ГОСТ Р 57894-2017. Поверхность изделий не должна иметь царапин, трещин и загрязнений.
Таблица 1
Контроль показателей качества изделий осуществляется по стандартизованным методикам или в соответствии с требованиями НТД изготовителя. При этом согласование с потребителем является обязательным условием.
Комплектность
Стандарт обязывает оформлять документально каждую партию поставляемых изделий паспортом или сертификатом, где должны быть указаны:
- Наименование и обозначение изделия по конструкторской документации;
- Номер партии;
- Количество единиц в партии;
- Масса партии (нетто);
- Дата изготовления;
- Наименование организации-изготовителя и ее адрес;
- Основные показатели качества изделия;
- Гарантийные обязательства;
- Свидетельство о приемке;
- Штамп ОТК изготовителя.
По согласованию с потребителем комплект поставки может быть дополнен образцами-свидетелями и др. сопроводительными документами.
В правилах приемки настоящий стандарт обязывает производителя проводить приемо-сдаточные, периодические и типовые испытания изделий в соответствии с требованиями ГОСТ 15.309-98. Методы контроля указаны в таблице (см. табл. 1). Стандарт определяет требования к маркировке, упаковке, транспортированию и хранению, а также установке гарантии на изделия.