Проволока для аддитивного производства электродуговой наплавкой

Актуальность
Технология электродуговой наплавки (WAAM) является методом послойного наращивания изделия плавящимся электродом (проволокой), что по определению является одним из способов аддитивного производства. Данная технология является наиболее производительной среди методов 3д печати и позволяет изготавливать детали из алюминиевых сплавов со скоростью до 2,2 кг/ч, с коэффициентом использования материала (КИМ) более 95%. Таким образом метод WAAM экономически целесообразно рассматривать в качестве альтернативы литейным технологиям, как для единичного, так и для серийного производства. Сплавы системы Al-Cu-Mn-Ca в свою очередь являются относительно новыми литейно-деформируемыми сплавами с повышенной жаропрочность. Сплавы данной системы превосходят марочные силумины по механическим свойствам как при нормальных условиях, так и при температуре 350 ºС. Низкая жаропрочность алюминиевых сплавов является значительным ограничением по их распространённости в авиационной, космической и автомобильной промышленности. Поэтому работа, направленная на получение топологически оптимизированных деталей сложной геометрии из жаропрочного алюминиевого сплава, вполне соответствует трендам Московского политехнического университета.
Проблема
Алюминиевые сплавы широко применяются во многих областях промышленности и их популярность с годами только растет. В настоящее время наиболее популярными алюминиевыми сплавами, применяемыми для изготовления деталей методами 3-д печати, являются сплавы 4ххх серии. Однако механические характеристики алюминиевых сплавов данной серии значительно снижаются при температурах выше 250 ºС, что ограничивает область их применения в термонагруженных деталях и агрегатах. Сплавы системы Al-Cu-Mn-Ca в свою очередь являются относительно новыми литейно-деформируемыми сплавами с повышенной жаропрочность. В недавней работе было установлено, что сплав Al-4%Cu-2%Mn-0,5%Ca превосходит сплав АК12Д по временному сопротивлению и пределу текучести при температуре 350 ºС практически в полтора раза. Таким образом исследования, направленные на разработку новых жаропрочных сплавов, на основе системы Al-Cu-Mn-Ca, пригодных для изготовления из них проволоки для 3д печати, является актуальной задачей.
Цель
Целью данного проекта будет разработка жаропрочного алюминиевого сплава на основе системы Al-Cu-Mn-Ca применяемого для изготовления проволоки, используемой в аддитивном производстве методом электродуговой наплавки. Проект направлен на получение практического опыта по специальности и R&D в сфере металловедения и металлургии алюминиевых сплавов.
Задачи
Получение слитков выбранных сплавов литьем в электромагнитный кристаллизатор с различными скоростями охлаждения от 1000 до 10000 К/с. Микроструктурный анализ полученных слитков методами ОМ, СЭМ, ПЭМ, МРСА, ДСК и др. для подтверждения и корректировки расчетных данных. Анализ влияния химического состава и скорости охлаждения слитка на морфологию образовавшихся фаз, выбор одной или нескольких наиболее перспективных композиций Изготовление из выбранных сплавов проволоки диаметрами 0,8 мм, 1 мм и 1,2 мм. Микроструктурный анализ проволоки методами ОМ, СЭМ, ПЭМ, МРСА Проведение подбора оптимального режима лазерной или электродуговой наплавки
Результат
проволока из нескольких выбранных сплавов на основе системы Al-Cu-Mn-Ca предназначенная для наплавки, режимы электродуговой или лазерной наплавки проволокой изготовленной из выбранных сплавов.
Партнёры проекта
—
***