Причины неоднородного лазерного сплавления смеси мелкодисперсных порошков титана и ниобия

Научная библиотека, Промышленные лазеры Комментариев к записи Причины неоднородного лазерного сплавления смеси мелкодисперсных порошков титана и ниобия нет

Овчинников В.А., Ахметшин Р.Г., Разин А.В., Костиков К.С., Яковлев А.Н., Мартюшев Н.В. // // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 11-6. – С. 1094-1097; УДК 621.073

Работа посвящена исследованию процесса сплавления порошков титана и ниобия, осуществленного в НОЦ ТПУ «Современные производственные технологии». Исследовательские работы по сплавлению порошков проводились на лазерном 3D принтере, разработанном и изготовленном в Томском политехническом университете. В статье приведены рабочие параметры данного принтера для трехмерной печати и общее его устройство в виде блок-схемы. В рамках работы были выполнены эксперименты по определению возможности получения сплава ниобий-титан методом SLS, проанализированы процессы, лежащие в основе технологии лазерного сплавления порошков металлов, обуславливающие качество получаемых заготовок. Для используемого в экспериментальных работах порошка рассчитаны его сечения поглощения и альбедо. Определены режимы работы используемого 3Д принтера, позволяющие получать высокое качество поверхности напечатанных образцов. По результатам работы также показано, что к порошкам металлов должны предъявляться высокие требования по дисперсности и соотношению характерных размеров.

REASONS FOR INHOMOGENEOUS SELECTIVE LASER MELTING OF THE MIXTURE OF TITANIUM AND NIONIUM FINE POWDERS

This paper is dedicated to the description and discussion of the results of the selective laser melting of metal powders. Experiments were performed in TPU research center “Modern Manufacturing Technologies” on fine powders of titanium and niobium. Working parameters of this printer for the three-dimensional press and its general device in the form of the flowchart are specified in article. Within work experiments by definition of receiving possibility an alloy niobium titan were executed by the SLS method. The processes which are the cornerstone of laser alloyage technology of metals powders, causing quality of the received preparations are analysed. For the powder used in experimental works its absorption sections and albedo are calculated. The operating modes of the used 3D printer allowing to receive high quality of a printed samples surface are defined. By results of work it is also shown that great demands for dispersion and a ratio of the characteristic sizes have to be made of metals powders.

В настоящее время во всем мире значительные ресурсы тратятся на развитие аддитивных технологий, называемых 3D-технологиями. Для создания новых перспективных разработок требуются не только значительные финансовые средства, но и квалифицированные научные кадры. Томский политехнический университет (ТПУ) начал активно участвовать в разработке и продвижении аддитивных технологий. На базе ТПУ создан центр аддитивных технологий.

Известно, что при трехмерной печати одним из наиболее распространенных подходов является изготовление детали путем послойного добавления материала. На сегодняшний день эта технология активно совершенствуется и имеет ряд отличных друг от друга направлений развития. Эти направления отличаются друг от друга, как выбором материалов, так и способом их послойного нанесения. Наиболее перспективным направлением развития с точки зрения применения в промышленности является печать металлическими порошками. Большинство реализуемых промышленных установок, печатающих металлическими порошками, используют технологию SLS, однако встречаются и промышленные установки, печатающие методом EBM. Недостатком данных машин является высокая стоимость их и расходных материалов – порошков, закрытое программное обеспечение, позволяющее работать только с определенными порошками, регулировки в узком диапазоне параметров. Поэтому на данном этапе использование таких технологий достаточно редко. Исходя из этого одним из важнейших направлений работы центра перспективных технологий ТПУ стала разработка собственного оборудования и технологии 3D печати методом SLS. Структурная схема разработанного 3D принтера представлена на рис. 1.

Исследовательская работа в направлении 3D печати требует от оборудования возможности работы в широких диапазонах параметров (параметров расходных материалов – размеров и форм используемых порошков, параметров источника тепла – мощность лазера или электронного луча). Поэтому при создании центра аддитивных технологий установки для реализации выбранных технологий не покупались, а изготавливались подразделениями ТПУ. Был создан макет установки для проведения экспериментальных работ по селективному лазерному сплавлению мелкодисперсных металлических порошков. Данная установка предназначена для выполнения следующих видов работ:

– Теоретические и экспериментальные исследования физико-химических процессов, происходящих в порошковых материалах при воздействиях лазерного излучения.

– Разработка физических основ и методов послойного лазерного спекания и сплавления мелкодисперсных металлических порошков.

– Верификация моделей послойного синтеза материалов.

– Обучение студентов.

– Разработка промышленной установки селективного лазерного плавления.

Одним из перспективных направлений применения 3D принтеров в настоящее время является печать из биосовместимых материалов. Одним из таких материалов является сплав титана и ниобия. Данный сплав практически невозможно получить в условиях наличия воздуха из-за его высокой реакционной способности. Изготовление литых деталей из-за этого из титан-ниобиевого сплава сопряжено со значительными трудностями. Значительно упростить процесс формирования изделий из него возможно при использовании SLS технологии. Установка 3D печати позволяет получать сплав титана и ниобия из порошка этих материалов в процессе печати. Создание инертной атмосферы или вакуума в камере для печати предохраняет порошок от окисления.

Полное содержание статьи: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=39694

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top