Российская разработка ускорит создание деталей для энергетики и авиации

❋ 4.4

Специалисты НИТУ МИСИС и ПАО «ОДК-Кузнецов» представили инновационный подход, который позволяет создавать более прочные и термостойкие детали для авиадвигателей и энергетических установок. Они предложили изготавливать формы для отливок, сочетая технологию 3D-печати с высокотемпературным спеканием, что решает ключевую проблему существующих методик — выделение газов при литье жаропрочных сплавов.

НИТУ МИСИС

# авиация

# детали

# литье

# сплавы

# энергетика

Аспирант кафедры литейных технологий и художественной обработки материалов МИСИС Андрей Рижский / © Пресс-служба НИТУ МИСИС

При современном аддитивном производстве отливок распространен способ послойного выращивания литейных форм из сыпучего огнеупорного наполнителя с помощью жидкого связующего из синтетической смолы. Этот метод имеет преимущества перед традиционной формовкой с использованием моделей, но полученный результат не подходит для вакуумного литья высокотемпературных сплавов.

Такие формы выделяют большое количество газообразных продуктов из-за разрушения органических связующих материалов при нагреве. Альтернативные методы, такие как фотополимерная печать керамики, обладают существенными недостатками, включая высокую стоимость и низкую геометрическую точность после спекания. Российские ученые предложили решение этой проблемы, разработав основы новой комбинированной технологии.

«Основная идея нашего подхода заключается в использовании преимуществ 3D-печати для создания изделий сложной геометрии с последующим укреплением формы за счет пропитки коллоидным кремнеземом. В работе, кроме традиционного диоксида кремния, использовались еще два перспективных огнеупорных материала: пропант — гранулированный оксид алюминия, и ценосферы — полые керамические микросферы, которые обеспечивают необходимые технологические и теплофизические свойства форм», — сказал доктор технических наук Андрей Колтыгин, директор инжинирингового центра литейных технологий и материалов НИТУ МИСИС.

Процесс изготовления состоит из нескольких этапов. Сначала методом струйной печати с использованием фуранового связующего, создается заготовка литейной формы. Затем она подвергается многократной пропитке коллоидным кремнеземом, что позволяет заполнить поры и укрепить структуру. Завершающий этап — спекание при температуре около 1200°C, в результате которого формируются прочные керамические связи и удаляется органическое связующее. После этого форма готова к заливке металлом в вакууме.

Экспериментальные результаты показали, что предложенная технология позволяет достичь высокой прочности форм при минимальной усадке — всего 0,5-1,8%. Это существенно меньше, чем при использовании альтернативных методов аддитивного изготовления керамических литейных форм. В результате работы были получены экспериментальные отливки из жаропрочного никелевого сплава, которые по основным параметрам соответствовали промышленным требованиям.

«Хотя новая технология нуждается в отработке и совершенствовании, она имеет большой потенциал для применения в авиационной и энергетической промышленностях, где требуются сложные детали из жаропрочных сплавов. Особенно перспективным направлением является производство турбинных лопаток и других важных элементов авиадвигателей. Сейчас мы работаем над оптимизацией технологии для улучшения качества поверхности получаемых отливок», — добавил аспирант кафедры литейных технологий и художественной обработки материалов МИСИС Андрей Рижский.

Подробности исследования опубликованы в научном Journal of Manufacturing and Materials Processing (Q2). Работа проведена в рамках проекта по созданию высокотехнологичного производства крупногабаритных литых деталей из жаропрочных сплавов для газотурбинных двигателей и индустриальных установок.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Университет науки и технологий МИСИС — это ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов; первый в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета». Первое место в России и ТОП-100 в мире в рейтинге QS Materials Science за 2023 год. В университете действуют 45 научно-исследовательских лабораторий и 3 научных центра мирового уровня. В состав НИТУ МИСИС входят 8 институтов, 4 филиала в России и 2 за рубежом.