Tillverkning av tillsats för trådkatodstråle

Trådmatad elektronstråletillverkning (EBAM) är en additiv tillverkningsmetod som används för att tillverka stora, komplexa metalldelar. ELAP-processen är baserad på användningen av en fokuserad elektronstråle under vakuum och en metalltråd (tråd eller stav) som råmaterial. Det är en analog till metoden för elektronstråleproduktion av produkter av godtycklig form (från engelska. Elektronstrålefri formtillverkning, EBF 3 ), utvecklad av NASA .

Processen för produktbildning genom tillsatstillverkning av trådelektronstråle

Processen med 3D-utskrift av metallprodukter med ELAP-metoden sker i enlighet med schemat. Elektronstrålen skapar en smältbassäng på ett metallsubstrat, in i vilken en metalltråd matas. I processen att flytta arbetsbordet och/eller elektronstrålekanonen med trådmataren fäst vid den längs en given bana, bildar det smälta filamentmaterialet ett skikt av en tillsatsprodukt. Som ett resultat bildar filamentmaterialet, applicerat lager för lager, en del av en given form [1] . 3D-utskriftsbanan beräknas av programvaran för ELAP-utrustningen baserad på den utvecklade CAD- modellen. Den formade produkten av elektronstråletillverkning har en form som är så nära detaljens slutliga form som möjligt, vilket sedan uppnås genom bearbetning.

Teknikens fördelar

De främsta fördelarna med ELAP är [2] :

Avsevärt reducerade materialkostnader (och minimalt avfall) jämfört med konventionella och additiva pulvertillverkningsmetoder
Betydligt kortare ledtider för prototyper, delar och procedurer efter försäljning (t.ex. reparation eller återtillverkning av skadade eller föråldrade delar);
Reducerar bearbetningstiden med upp till 80 %;
Användningen av två eller flera trådmatare gör att flera olika metallegeringar kan matas in i samma smältbassäng för att skapa polymetalliska delar.

Utrustning för tråd ELAP

Utrustning för ELAP har följande strukturella element. Arbetskammaren och vakuumsystemet, som säkerställer att resttrycket i vakuumkammaren inte är högre än 1x10 -4 mm Hg. Konst. På grund av det höga vakuumet utförs 3D-utskrift av produkter i en oförorenad miljö, och därför finns det inget behov av att använda en skyddande atmosfär av inerta gaser i processen med elektronstråletillsatstillverkning. I arbetskammaren finns ett arbetsbord, som i de flesta fall kan placeras längs 5 axlar: förutom X-, Y- och Z-axlarna används tipp- och rotationsaxlar. Ett metallsubstrat är installerat på skrivbordet, på vilket utskrift utförs. Dessutom är en elektronstrålepistol och en eller flera trådmatare installerade i vakuumkammaren. Det finns också en konfiguration där bordet endast har lutnings- och vridaxlar, och elektronstrålepistolen med trådmataren är placerad i tre koordinater. Styrningen av katodstråleutskrift utförs huvudsakligen med hjälp av CNC. Med dess hjälp omvandlar den numeriska uppdelningen av CAD-modellen i lager den till en G-kod som bestämmer banan för applicering av lagren och de tekniska parametrarna för ELAP-utrustningen. Huvudtillverkaren av ELAP-utrustning i Nordamerika och Europa är Sciaky [3] , som levererar sina installationer till företag som Boeing , Lockhead Martin och andra. På Ryska federationens territorium utförs utvecklingen inom området ELAP-teknik vid Moscow Power Engineering Institute [4] , vid Perm National Polytechnic University [5] samt vid Institute of Strength Physics and Materials Science av den sibiriska grenen av den ryska vetenskapsakademin . Verken av forskare från Moscow Power Engineering Institute visade behovet av att införa återkopplingssystem för att stabilisera temperaturen på det bildade skiktet [6] , såväl som möjligheten att använda spatial beam scans för att kontrollera metallöverföring för att bilda skikt med en givet förhållande mellan höjd och bredd [7] [8] . Institutet för styrkefysik och materialvetenskap i den sibiriska grenen av den ryska vetenskapsakademin har utvecklat tekniken för multibeam ELAP (MELAP), samt utvecklat specialiserad ELAP-utrustning, som för närvarande används på Cheboksary-företaget "Sespel" [9 ] , vars videopresentation kan ses på YouTube .

Vetenskaplig forskning

I grund och botten är vetenskaplig forskning som ägnas åt EBAM-teknik inriktad på att studera processerna för materialkristallisation i processen för lokal icke-stationär metallurgi, studera de fysiska och mekaniska egenskaperna hos additivt erhållna material, samt studera processerna för bildning av polymetalliska material. Följande är några av de viktiga forskningsämnena av både grundläggande och tillämpad betydelse:

Användning av ELAP för restaurering av produkter från titanlegeringar och andra material [10] ;
Studie av inverkan av tekniska parametrar i ELAP-processen, såsom värmetillförsel, värmeavlägsnande och kristallisationshastighet, såväl som utskriftsbanan och trådmatningsgeometrin [11] , [12] ;
Bildning av polymetalliska material, inklusive material av funktionell kvalitet [13] ;
Efterbearbetningens inverkan på strukturen och egenskaperna hos additivt tillverkade produkter av olika material, såsom stål, titanlegeringar, aluminiumlegeringar, nickellegeringar och andra [14] , [15] .

Anteckningar