НИТУ «МИСиС», Москва, Россия:

Е. А. Южакова, аспирант кафедры физического материаловедения, эл. почта: lee_na@mail.ru

АО «Гиредмет», Москва, Россия:

В. Т. Бешкарев, ведущий научный сотрудник лаборатории технологии получения редких, тугоплавких высокочистых металлов

ООО УЗГЦ, Новоуральск, Россия:
К. И. Трофимов, ведущий математик расчетно-конструкторского отдела
С. Г. Хомяков, руководитель проекта

Также в работе принимали участие А. А. Глебов, А. В. Хмельницкий (ООО УЗГЦ), В. И. Котляров, А. А. Гасанов, В. В. Иванов (АО «Гиредмет»).

Предложен вариант модульного устройства для регенерации отработанных порошковых смесей после послойного синтеза полиметаллических изделий. В зависимости от состава использованных порошков устройство может включать взаимозаменяемые модули электромагнитной, ситовой или газодинамической классификации. Для удаления адсорбированных газов с поверхности частиц в состав устройства включают модуль высоковакуумной дегазации. Для разделения полиметаллических смесей, образующихся при использовании двух порошков одинаковой дисперсности и отличающихся магнитными свойствами, целесообразно использовать модуль электромагнитной сепарации. Для первичного выделения и удаления спеков, образующихся от сплавления частиц в пограничных зонах построения полиметаллических изделий при использовании смеси, состоящей из двух порошков на основе одного элемента различной дисперсности, предпочтительно применение модуля ситовой классификации. В случае использования порошков на основе элементов с соизмеримыми значениями плотности следует применять модуль газодинамической классификации. С использованием методов математического и экспериментального моделирования проведено сравнение эффективности разделения отработанных мультипорошковых смесей в модульных классификаторах типа «зигзаг» с циклоном и на основе пылеосадительной камеры. Показано, что модульный классификатор на основе пылеосадительной камеры выполняет необходимую задачу — разделить мультипорошковую смесь на фракции заданной дисперсности. Рассмотрена возможность применения центробежного классификатора с опцией разделения порошковых смесей в инертной атмосфере для работы с порошками на основе активных металлов. На основании закономерностей, установленных при моделировании процессов вакуумной дегазации классифицированных отработанных полиметаллических порошковых смесей, показана эффективность дегазации тонких или движущихся слоев порошка. Для повышения рентабельности производства изделий из сплавов на основе титана методами аддитивных технологий предложен вариант переработки отбракованных изделий. Технология предполагает последовательное проведение операций гидрирования, измельчения, дегидрирования, классификации и плазменной сфероидизации с получением в итоге порошков для применения в аддитивных технологиях.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (уникальный идентификатор ПНИЭР RFMEFI57915X0126).

1. Востриков А. В., Сухов Д. И. Производство гранул методом PREP для аддитивных технологий — текущий статус и перспективы развития // Труды ВИАМ. 2016. № 8. DOI: 10.18577/2307-6046-2016-0-8-3-3
2. Петрик И. А., Овчинников А. В., Селиверстов А. Г. Разработка порошков титановых сплавов для аддитивных технологий применительно к деталям ГТД // Авиационно-космическая техника и технология. 2015. № 8. С. 11–16.
3. Джуган А. А., Овчинников А. В., Ольшанецкий В. Е. Аддитивные технологии и возможности их применения в современных условиях (обзор) // Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні. 2014. № 2. С. 97–101.
4. Reichardt A., Dillon R. P., Borgonia J. P., Shapiro A. A., McEnerney B. W., Momose T., Hosemann P. Development and characterization of Ti – 6 Al – 4 V to 304 L stainless steel gradient components fabricated with laser deposition additive manufacturing // Materials & Design. 2016. Vol. 104. DOI: 10.1016/j.matdes.2016.05.016
5. Kundu S., Sam S., Chatterjee S. Evaluation of interface microstructure and mechanical properties of diffusion bonded joints of Ti – 6 Al – 4 V alloy to micro-duplex stainless steel // Materials Science and Engineering: А. 2011. Vol. 528. P. 4910–4916.
6. Дуплищева Е. Е., Бабакова Е. В. Способы переработки отходов SLS-производства // Экология и безопасность в техно сфере: современные проблемы и пути решения : сборник трудов Всероссийской научно-практической конфе ренции молодых ученых, аспирантов и студентов, Юрга, 5–6 ноября 2015 г. : в 2 т. — Томск : ТПУ, 2015. Т. 1. С. 311– 313.
7. Белов А. Ф. и др. Процессы обработки легких и жаропрочных сплавов. — М. : Наука, 1981. С. 151–162.
8. Khairallah S. A., Anderson A. T., Rubenchik A., King W. E. Laser powder-bed fusion additive manufacturing: physics of complex melt flow and formation mechanisms of pores, spatter, and denudation zones // Acta Materialia. 2016. Vol. 108. P. 36–45.
9. Bauerei A., Scharowsky T., Körner C. Defect generation and propagation mechanism during additive manufacturing by selective beam melting // Journal of Materials Processing Technology. 2014. Vol. 214. No. 11. P. 2522–2528.
10. Глазунов С. Г., Борзецовская К. М. Порошковая металлургия титановых сплавов. — М. : Металлургия, 1989. — 136 с.
11. Ивасишин О. М., Саввакин Д. Г., Бондарева К. А., Моксон В. С., Дузь В. А. Производство титановых сплавов и деталей экономичным методом порошковой металлургии для широкомасштабного промышленного применения // Наука та інновацїї. 2005. Т. 1, № 2. С. 44–57.
12. Sames W. J., List F. A., Pannala S., Dehoff R. R., Babu S. S. The metallurgy and processing science of metal additive manufacturing // International Materials Reviews. 2016. DOI: 10.1080/09506608.2015.1116649