Технико-экономическое обоснование применения аддитивной технологии селективного лазерного сплавления на примере элементов космической техники из титана

Технико-экономическое обоснование применения аддитивной технологии селективного лазерного сплавления на примере элементов космической техники из титана

Автор: Кяримов Рустам Равильевич, Шапошников Николай Николаевич, Митрянин Александр Валерьевич

Журнал: Космическая техника и технологии @ktt-energia

Рубрика: Проектирование, конструкция и производство летательных аппаратов

Статья в выпуске: 4 (39), 2022 года.

Бесплатный доступ

В статье рассматривается технико-экономическое обоснование внедрения аддитивных технологий послойного порошкового селективного лазерного сплавления при производстве сложных нетехнологичных элементов космической техники из титана. Исследование базируется на сравнительном анализе технологии изготовления титанового кронштейна, применяемого в конструкции каркаса из углепластика солнечной батареи космического аппарата. Сравниваются три вида технологии изготовления: две штатные (первичная и оптимизированная) и предложенная технология селективного лазерного сплавления. Для аддитивной технологии деталь топологически оптимизируется в соответствии с нагрузками, определяемыми штатной методикой испытаний, что даёт преимущества по массе изготовленной продукции. Проводится анализ применяемого материала, и моделируется процесс селективного лазерного сплавления для определения короблений и введения поправочных коэффициентов. Сравниваются технико-экономические показатели технологий изготовления продукции штатными (вычитающими) методами и методом селективного лазерного сплавления: стоимость материала, трудоёмкость операций, расходы на оснастку, режущий инструмент и цикл изготовления.

Еще

Селективное лазерное сплавление, титан, экономическое обоснование, 3d-печать

Короткий адрес: https://sciup.org/143179486

IDR: 143179486

Список литературы Технико-экономическое обоснование применения аддитивной технологии селективного лазерного сплавления на примере элементов космической техники из титана

  • Williams J.C., Boyer R.R. Opportunities and issues in the application of titanium alloys for aerospace components // Metals. 2020. V. 10. № б. P. 705- 727.
  • ГОСТ Р 5755S-2017/IS0/ASTM 52900:2015. Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения. Официальное издание. М.: Стандартинформ, 201S. 1б с.
  • Aгапoeичee A.B., Сотое A.B., Смелое B.r. Математическое моделирование процесса селективного лазерного сплавления порошка титанового сплава ВТ6 // Вестник Самарского ун-та. Техника, технология и машиностроение. 2020. Т. 19. № 2. С. 53-62. Режим доступа: https://doi. org/10/1828 7/2541-7533-2020-19-2-53-62 (дата обращения 05.10.2022 г.).
  • Митрянин А.В. Проблема определения механических характеристик образцов из титана, созданных аддитивными технологиями порошкового сплавления: низкие температуры // Сб. аннотаций конкурсных работ XIII Всероссийского межотраслевого молодёжного конкурса научно-технических работ и проектов «Молодёжь и будущее авиации и космонавтики». М.: Изд-во «Перо», 2021. С. 209-211.
  • Kyarimov R.R., Khaimovich A.I., Kurbatov V.P., Koshoev A.E. Development of the scheme for experimental sample of molding form with conformal cooling channels system for selective laser melting technology // Izvestiya of Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2020. V. 22. № 2. P. 32-39.
  • Liu S, Shin Y.C. Additive manufacturing of Ti6Al4V alloy: A review // Materials & Design. 2019. V. 164. 107552. P. 1-23. Режим доступа: https://doi.org/ 10.1016/j.matdes.2018.107552 (дата обращения 05.10.2022 г.).
  • Агаповичев А.В., Смелое В.Г. Методика проектирования технологических процессов изготовления заготовок моноколёс ГТД технологией селективного лазерного сплавления // Вестник УГАТУ. 2020. Т. 24. № 1(87). С. 85-92.
  • Федорченко Д.Г., Цыбизов Ю.И., Тюлькин Д.Д., Воротынцев И.Е., Же-релов Д.А., Дулов А. С., Смелое В.Г., Сотов А.В., Агаповичев А.В. Новые технологии изготовления малоэмиссионной камеры сгорания газотурбинной установки // Вестник Самарского университета. Аэрокосмическая техника, технологии и машиностроение. 2020. Т. 19. № 1. С. 118-126.
  • Agapovichev A., Sotov A., Kokareva V., Smelov V. Possibilities and limitations of titanium alloy additive manufacturing // MATEC Web of Conferences. EDP Sciences. 2018. V. 224. 01064. P. 1-8. Режим доступа: https://doi.org/10.1051/ matecconf/201822401064 (дата обращения 05.10.2022 г.).
  • SLM Solutions. SLM®280 2.0 Metal 3D printing. Режим доступа: https://www.slm-solutions.com/products-and-solutions/machines/slm-280/ (дата обращения 26.03.2022 г.).
  • Павлова И.А., Павлов А.С., Лу-душкина Е.Н. Технико-экономическое обоснование выбора технологического процесса при изготовлении узлов из высокопрочных сталей при инновационном развитии производственного предприятия // ЦИТИСЭ. 2019. № 2. 17 с.
  • Galati M., Calignano F, Viccica M., luliano L. Additive manufacturing redesigning of metallic parts for high precision machines // Crystals. 2020. V. 10. № 3. P. 161-183.
  • ГОСТ 19807-91. Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки. Официальное издание. М.: ИПК Издательство стандартов, 2001. 6 с.
  • Галиновский А.Л., Денисов А.В., Гав-рилова Е.А., Денисова М.А., Чертов В.Г., Еремин С.А. Проектирование каркасов солнечных батарей интегрального типа из углепластика для космического аппарата // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2019. № 12(717). С. 49-60.
  • Илларионов А.Г., Попов А.А. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов: Уч. пос. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. 137 с.
  • Wei K., Wang Z, Zeng X. Effect of heat treatment on micro structure and mechanical properties of the selective laser melting processed Ti-5Al-2.5Sn a titanium alloy // Materials Science and Engineering: A. 2018. V. 709. 301-311.
  • Teixeira O, Silva F.J., Ferreira L.P., Atzeni E. A review of heat treatments on improving the quality and residual stresses of the Ti-6Al-4V parts produced by additive manufacturing // Metals. 2020. V. 10. № 8. 1006. P. 1-24.
  • Gupta A., Bennett C.J., Sun W. The role of defects and characterization of tensile behavior of EBM Additive manufactured Ti-6Al-4V: An experimental study at elevated temperature // Engineering Failure Analysis. 2021. V. 120. 105115. P. 1-22.
  • Авиационные материалы: справочник в 13-ти томах / Под общ. ред. Е.Н. Каб-лова. 7-е изд., перераб. и доп. М.: ВИАМ, 2010. Т. 6: Титановые сплавы. 96 с.
  • Патент RU 2690257 C1. Российская Федерация. Сплав на основе титана / Ковальчук М.В., Орыщенко А.С., Леонов В.П., Кудрявцев А.С., Чудаков Е.В.,
  • Кулик В.П., Третьякова Н.В., Ледер М.О.; патентообладатель — Минпромторг РФ от имени РФ; заявка 2018141811 от 28.11.2018 г. // Изобретения. 2019. № 16.
  • Baitimerov R.M., Lykov P.A., Radionova L.V., Akhmedianov A.M., Samoilov S.P. An investigation of high temperature tensile properties of selective laser melted Ti-6Al-4V // Proc. 3rd Int. Conf. Prog. Addit. Manuf. 2018. V. 439. P. 439-444.
  • Герман М.А. Влияние термической и термоводородной обработок на формирование структуры и механические свойства заготовок из (а+Р)-титановых сплавов, полученных по аддитивным технологиям. Дис. ... канд. техн. наук. М.: МАИ, 2019. 154 с.
  • ANSYS, Inc. Ansys Space Claim 3D Modeling Software. Режим доступа: https:// www.ansys.com/products/3d-design/ ansys-spaceclaim (дата обращения 26.03.2022 г.).
  • Hexagon AB. Simufact Additive. Режим доступа: http://www.mscsoftware.ru/ products/simufact-additive (дата обращения 26.03.2022 г.).
  • Materialise 2022. Materialise Magics. Режим доступа: https://www.materialise. com/en/software/magics (дата обращения 26.03.2022 г.).
  • Князев А.Е., Неруш С.В., Али-шин М.И., Куко И.С. Исследования технологических свойств металлопорошковых композиций титановых сплавов ВТ6 и ВТ20, полученных методом индукционной плавки и газовой атомиза-ции // Труды ВИАМ. 2017. № 11(59). C. 46-55.
  • Сопутствующее оборудование // Сайт ООО «Русатом - Аддитивные Технологии», 2022. Режим доступа: https:// rusatom-additive.ru/related_equipment/ (дата обращения 28.05.2022 г.).
  • Хаймович А.И., Петрова П.С., Кокарева В.В., Смелов В.Г. Повышение эффективности оперативного планирования распределения заказов аддитивного производства // Вестник Международного института рынка. 2020. № 2. С. 137-143.
  • Кравчук А.Д., Маряхин А.Д., Потапов А.А., Панченко В.Я., Комлев В.С., Новиков М.М., Охлопков В.А., Дувид-зон В.Г., Латышев Я.А., Челушкин Д.М., Чобулов С.А., Александров А.П., Шкару-бо А.Н. Применение аддитивных технологий в нейрохирургии // Аддитивные технологии: настоящее и будущее: материалы V международной конференции. М.: ВИАМ, 2019. С. 253-274.
  • Евгенов А.Г., Шуртаков С.В., Прагер С.М., Малинин Р.Ю. Особенности загрязнения оборотного порошкового материала в процессе селективного лазерного синтеза / / Аддитивные технологии: настоящее и будущее: материалы V международной конференции. М.: ВИАМ, 2018. С. 348-362.
  • НПО «РУСРЕДМЕТ». Сферичные порошки титана. Режим доступа: https:// nporusredmet.com/product-category/poroshki-dlja-additivnyh-tehnologij/poroshki-titana/ (дата обращения 20.03.2022 г.). Статья поступила в редакцию 11.04.2022 г. Окончательный вариант — 01.06.2022 г.
Еще
Статья научная
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp