ВЛИЯНИЕ СТРАТЕГИЙ ПРЯМОГО ЛАЗЕРНОГО ВЫРАЩИВАНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ6

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Проблема использования и развития технологий ремонта в газотурбиностроении является актуальной в связи с постоянно растущим объемом производства и развитием газотурбинных двигателей. Процесс изготовления колеса-вентилятора включает штамповку с последующей механической обработкой. Восстановление лопастей колеса-вентилятора является многообещающей технологией, учитывая их большую стоимость при производстве, а также высокий риск повреждения и выхода из строя. Наиболее перспективной ремонтной технологией в авиационном двигателестроении является прямое лазерное выращивание. Применение низкозатратной технологии ремонта деталей путем лазерной наплавки с обеспечением комплекса свойств, сопоставимых с традиционными методами изготовления деталей, является первоочередной задачей. В статье представлено комплексное исследование стратегий сканирования, полученных методом прямого лазерного выращивания с коаксиальной подачей порошка на подложке из поковки титанового сплава ВТ6. Показано, что стратегия сканирования существенно влияет на структуру наплавленного слоя. Структура влияет на механические свойства. Тепло накапливаться с увеличением числа слоев. Материал прогревается и находится на этом уровне продолжительное время, что можно сравнить с термической обработкой. Происходит постепенное изменение микроструктуры от неравновесной с различным соотношением α/α’ к равновесной с фазовым составом α + β. Для всех образцов характерно формирование вытянутых столбчатых зерен первичной β-фазы. Многократные тепловые циклы приводят к укрупнению исходного β-зерна. Материалом, изучаемым в данной работе, является широко применяемый в авиационной промышленности титановый сплав ВТ6.

Об авторах

Дмитрий Александрович Ронжин

Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

Email: kynavino@bk.ru

Александр Иванович Мисюров

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Email: misyurov50@yandex.ru
кафедра "Лазерные технологии в машиностроении", кандидат технических наук

Александр Григорьевич Григорьянц

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Email: mt12@bmstu.ru
SPIN-код: 9922-3771
Scopus Author ID: 6603170279
кафедра "Лазерная техника и технология", профессор, доктор технических наук

Андрей Андреевич Холопов

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана

Email: holopiy@yandex.ru
кандидат технических наук

Список литературы

  1. Пат. 6219916 США, МПК7 B 23 P 15/00. Метод линейной сварки трением и производство данным методом / Волкер Г. Л. ; заявитель и патентообладатель Юнайтед Технолоджи, корп.; № 08/994769; заявл. 19.12.1997; опубл. 24.04.2001. 14 с.
  2. Пат. 1771161 СССР, МПК6 B 23 P 6/04. Способ ремонта деталей / Пузанов С.Г. [и др.].; заявитель и патентообладатель НИИД.; № 4871169/27; заявл. 04.10.1990; опубл. 15.01.1994, Бюл. № 01. 4 с.
  3. Лазерные аддитивные технологии в машиностроении: учебное пособие [А.Г. Григорьянц, и др.]; под ред. А.Г. Григорьянца. Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. 278 с.
  4. Горунов А. И. Восстановление титановых лопаток компрессора авиационного газотурбинного двигателя методом лазерной наплавки // Металлург. 2017. №. 6. С. 80–85.
  5. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Оборудование для лазерной обработки / под ред. А.Г. Григорьянца. Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2022 г. 285 с.
  6. Ronzhin D.A., Grigoryants A.G., Kholopov A.A. Effect of Operational Parameters on Metal Structure in Products Manufactured by Direct Laser Deposition from VT6 Titanium Powder. BMSTU Journal of Mechanical Engineering, 2022, no. 9, pp. 30–42, doi: 10.18698/0536-1044-2022-9-30-42
  7. Dipankar Banerjee, Williams J.C. Perspectives on Titanium Science and Technology // Acta Materialia. 2013. Vol. 61. P. 844–879.
  8. Antonino Ducato, Livan Fratini, Marco La Cascia, Giuseppe Mazzola. An Automated Visual Inspection System for the Classification of the Phases of TI-6AL-4V Titanium Alloy // International Conference on Computer Analysis of Images and Patterns CAIP 2013: Computer Analysis of Images and Patterns. P. 362–369.
  9. Dаbrowski R. The Kinetics of Phase Transformations During Continuous Cooling of the Ti6Al4V Alloy from the Single-Phase β / R. Dąbrowski // Range Archives of Metallurgy and Materials. 2011. Vol. 56. P. 703–707.
  10. Carroll B.E., Palmer T.A., Beese A.M. Anisotropic tensile behavior of Ti-6Al-4V components fabricated with directed energy deposition additive manufacturing // Acta Materialia. 2015. Vol. 87. P. 309–320.
  11. Srikanth Bontha, Nathan W. Klingbeil, Pamela A. Kobryn, Hamish L. Fraser. Effects of process variables and size-scale on solidification microstructure in beam-based fabrication of bulky 3D structures // Materials Science and Engineering A. 2009. Vol. 513-514. P. 311–318.
  12. Kyung-Min Hong, Yung C. Shin. Analysis of microstructure and mechanical properties change in laser welding of TI-6AL-4V with a multiphysics prediction model // Journal of Materials Processing Technology. 2016. Vol. 237. P. 420–429.
  13. Титановые сплавы в машиностроении Л.: «Машиностроение», 1977. 248 с.
  14. Jingjing Yang, Hanchen Yu, Jie Yin, Ming Gao, Zemin Wang, Xiaoyan Zeng. Formation and control of martensite in TI-6AL-4V alloy produced by selective laser melting // Materials and Design. 2016. Vol. 108. P. 308–318.
  15. Shun Guo, Qingkun Meng, Guangyue Liao, Liang Hu, Xinqing Zhaon. Microstructural evolution and mechanical behavior of metastable β-type Ti–25Nb–2Mo–4Sn alloy with high strength and low modulus // Progress in Natural Science: Materials International 2013. Val. 23(2).P. 174–182.
  16. Galarraga H., Warren R.J., Lados D.A., Dehoff R.R., Kirka M.M., Nandwana P. Nandwana. Effects of heat treatments on microstructure and properties of Ti-6Al-4V ELI alloy fabricated by electron beam melting (EBM) // Materials Science and Engineering: A. 2017. Vol. 685. P. 417–428.
  17. Сварные соединения титановых сплавов / В. Н. Моисеев, Ф. Р. Куликов, Ю. Г. Кириллов. М.: Металлургия, 1979. 248 с.
  18. Шоршоров М.Х. Металловедение сварки стали и сплавов титана. М.: Наука, 1965.
  19. Titanium. 2nd ed. / G Luetjering, JC. Williams New York: Springer; 2007. 442.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).