Статья 10417

Название статьи

АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОРОШКОВ
ДЛЯ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЛАВЛЕНИЯ

Авторы

Кашапов Рамиль Наилевич, кандидат технических наук, доцент, кафедра биомедицинской инженерии и управления инновациями, Инженерный институт, Казанский (Приволжский) федеральный университет (Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, 18), kashramil.88@mail.ru
Кашапов Наиль Фаикович, доктор технических наук, профессор, директор Инженерного института, Казанский (Приволжский) федеральный университет (Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, 18), kashnail@gmail.com
Кашапов Ленар Наилевич, техник-проектировщик, кафедра технической физики и энергетики, Инженерный институт, Казанский (Приволжский) федеральный университет (Россия, г. Казань, ул. Кремлевская, 18), kashlenar@mail.ru

Индекс УДК

669-1

DOI

10.21685/2072-3059-2017-4-10

Аннотация

Актуальность и цели. Технологии аддитивного построения металлических изделий с каждым годом увеличивают свое присутствие в области машиностроения. Крупные производственные фирмы, такие как DMG MORI, Matsuura Machinery и др., производящие обрабатывающие центры, разрабатывают и выводят на рынок новые установки аддитивного послойного выращивания металлических изделий. В данных установках одним из видов материала построения является металлический порошок. К нему предъявляются особые требо вания: сферичность частиц, отсутствие пор, хорошая текучесть и высокая насыпная плотность. В существующих методах получения порошков используется дорогостоящее оборудование и отсутствует возможность получения его в малых объемах. Это накладывает ограничения на развитие аддитивных технологий, так как согласно сложившейся концепции у потребителя должна иметься возможность быстро изготовить нужное ему изделие из требуемого материала. Все это говорит о необходимости разработки новых, простых и дешевых методов получения металлических порошков, предназначенных для аддитивного производства. Целью работы являлось определение возможности применения плазменно-электролитного процесса для получения металлических порошков, пригодных для аддитивного производства.
Материалы и методы. Исследования процесса образования металлических порошков в плазме газового разряда с жидким электродом проводились на экспериментальной установке, позволяющей регистрировать величину напряжения, силу тока, получать осциллограммы напряжения и тока. Морфология порошка изучалась с помощью сканирующего электронного микроскопа Carl Zeiss EVO 50. Дисперсионный состав определялся методом ситового рассева с набором сит от 10 до 300 мкм. Микротвердость измеряли с помощью прибора ПМТ-3М методом Виккерса.
Результаты. Получены опытные образцы металлического порошка стали марки 07Х16Н4Д4Б-Ш. Исследована морфология поверхности и геометрия, проанализирован химический состав металлического порошка и построена гистограмма его гранулометрического состава. Наибольшее количество частиц получается размером меньше 40 мкм. Определены режимы горения разряда, при которых протекает процесс формирования частиц порошка.
Выводы. Полученный порошок пригоден для использования в установках селективного лазерного сплавления. Однако необходимо провести дальнейшие исследования, связанные с увеличением производительности процесса путем увеличения площади анода и определения динамических характеристик порошка.

Ключевые слова

аддитивные технологии, селективное лазерное сплавление, газовый разряд в электролите, металлический порошок

 

 Скачать статью в формате PDF

Список литературы

1. Microstructure and strength analysis of eutectic Al-Si alloy in-situ manufactured using selective laser melting from elemental powder mixture / Na Kang, Pierre Coddet, Lucas Dembinski, Hanlin Liao, Christian Coddet // Journal of Alloys and Compounds. – 2017. – № 691. – C. 316–322.
2. Protasova, C. E. Selective laser melting of fused silica: Interdependent heat transfer and powder consolidation / C. E. Protasova, R. S. Khmyrova, S. N. Grigorieva, A. V. Gusarov // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2017. – № 104. – С. 665–674.
3. Microstructure, mechanical behavior, and wear properties of FeCrMoVC steel prepared by selective laser melting and casting / J. Sandera, J. Hufenbacha, L. Giebelera, M. Bleckmannb, J. Eckertcd, U. Kühna // Scripta Materialia. – 2017. – № 126. – С. 41–44.
4. Kashapov, L Research of the impact acidity of electrolytic cathode on the course of the plasma-electrolytic process / L. Kashapov, N. Kashapov, R. Kashapov // Journal of Physics : Conference Series. – 2013. – Vol. 479, iss. 1. – Р. 012011.
5. Denisov, D. The appearance of shock waves in the plasma electrolytic processing / D. Denisov, N. Kashapov, R. Kashapov // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2015. – № 86, iss. 1. – Р. 012005.
6. Kashapov, L. Plasma electrolytic treatment of products after selective laser melting / L. Kashapov, N. Kashapov, R. Kashapov, D. Denisov // Journal of Physics: Conference Series. – 2016. – Vol. 669, iss. 1. – Р. 012029.
7. Clayton, J. Optimising metal powders for additive manufacturing / J. Clayton // Metal Powder Report. – 2014. – Vol. 69, iss. 5. – С. 14–17.
8. Hausnerova, B. Rheological properties of gas and water atomized 17-4PH stainless steel MIM feedstocks: Effect of powder shape and size / B. Hausnerova, B. Mukund, D. Sanetrnik // Powder Technology. – 2017. – Vol. 312. – С. 152–158.
9. Kareem, T. Abdul, Kaliami A. Anu Glow discharge plasma electrolysis for nanoparticles synthesis / T. Kareem // Ionics. – 2012. – Vol. 18. – С. 315–327.

 

Дата создания: 26.03.2018 15:54
Дата обновления: 27.03.2018 14:33