OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 1 2024 23 TECHNOLOGY Введение Сплавы на основе алюминия благодаря своему легкому весу, прочности, пластичности и хорошей коррозионной стойкости широко применяются во многих отраслях машиностроения [1, 2]. Алюминий почти в три раза легче стали и является третьим по распространенности элементом на Земле. Традиционными способами получения деталей из алюминиевых сплавов являются литье под давлением, в кокиль и песчано-глинистые формы [2]. В последние годы аддитивные технологии (АТ) совершают революцию в обрабатывающей промышленности, позволяя изготавливать детали сложной геометрической формы непосредственно из трехмерного чертежа [3, 4]. Программное обеспечение рассекает 3D-объект на слои толщиной от 20 до 100 мкм, в то время как лазер сплавляет их слой за слоем, двигаясь по заданной траектории. Наиболее распространенной технологией послойного получения деталей из металлических порошков является технология селективного лазерного плавления (СЛП, SLM). Анализ литературы показывает, что этим методом получены сплавы на основе железа, титана, кобальта и никеля с механическими свойствами намного выше, чем у сплавов, изготовленных традиционными методами [5, 6]. В сплавах на основе алюминия, полученных по технологии СЛП, легко образуются структурные дефекты, которые приводят к возникновению сильного растрескивания. Ученые предлагают различные способы для их устранения. В исследовании [7] растрескивание предотвращено за счет снижения скорости охлаждения во время процесса СЛП и уменьшения теплопередачи от деталей к платформе. Koutny et al. [8] исследовали влияние параметров процесса СЛП (мощности лазера, скорости сканирования, стратегии сканирования и нагрева платформы) на относительную плотность и механические свойства образцов, полученных из сплава 2618 (сплав AlCuMnMgAg) [3]. В процессе эксперимента из-за высокой разницы температур во время затвердевания между твердой и жидкой фазами образцов наблюдалось образование трещин. Уменьшение теплового градиента за счет построения опорных элементов приводит к снижению количества трещин. Нагрев платформы до 400 °C и более низкая скорость сканирования не могли улучшить качество образцов и вызывали газовую пористость. В исследовании Reschetnik et al. сказано о низких механических свойствах деталей из сплава 7075 (AlZn5,5MgCu), изготовленных методом SLM [9]. Причиной пониженных механических свойств являются растрескивания, которые возникают при затвердевании. Авторами было предложено изменить режимы плавления (мощность лазера, шаг сканирования и скорость сканирования) и последующую термообработку для улучшения механических свойств. В настоящее время разрабатываются новые системы на основе алюминия специально для аддитивного производства. В статье [10] решили проблему растрескивания образцов из алюминиевого сплава 6061 (AlMgSiFeCuMnCrZnTi) путем введения в сплав оксида циркония как центров кристаллизации. В литературе также описано, что легкий элемент магний значительно повышает прочность алюминиевой матрицы за счет механизма твердого упрочнения, в то время как скандий повышает прочность алюминиевой матрицы за счет измельчения зерна [11, 12]. Учитывая значительный рост количества алюминиевых порошков, используемых в аддитивном производстве, Алюминиевая ассоциация разработала систему регистрации алюминиевых сплавов, известную как Purple Sheets [13]. На сегодняшний день цены на коммерчески доступные порошки алюминиевых сплавов для СЛП находятся в диапазоне 40–80 долл. США за 1 кг, для сплавов AlSiMg – до 200 долл. США за 1 кг. Качество и сферическая форма порошка также влияют на цену: порошки, полученные плазменным распылением, обычно стоят дороже, чем порошки, распыленные газом [14, 15]. Изза этого в настоящее время стоимость деталей, полученных методом СЛП, гораздо выше, чем изготовленных традиционными способами. Для снижения стоимости изделий и экономии материала не сплавленный порошок можно применять повторно [14, 15], хотя вторично используемые порошки включают в себя сажу, продукты горения и окисления, что приводит к ухудшению механических свойств деталей [14, 16]. Растущее количество сплавов, в настоящее время зарегистрированных в Purple Sheets [13], свидетельствует о том, что существует спрос на
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1