Цифровое производство изделий из алюминиевых сплавов с применением аддитивных технологий и сварки трением
Индустриальный партнер: АО «Балтийская промышленная компания»
Специалисты лаборатории «Синтез новых материалов и конструкций» разрабатывают проект, объединяющий преимущества двух современных ресурсосберегающих технологий создания материалов и конструкций нового поколения для авиационной и космической отраслей промышленности, судостроения и энергетики.
Аддитивное электродуговое выращивание (WAAM) и сварка трением с перемешиванием (FSW) с использованием средств цифровой обработки позволяют наладить производство крупногабаритных элементов изделий из алюминиевых сплавов в различных отраслях.
В проекте в качестве материалов используются проволоки из алюминиевых сплавов четырех систем легирования: Al-Si, Al-Mg, Al-Mg-Si, Al-Mg-Mn. Это позволяет изучить в рамках одного проекта возможность производства деталей, традиционно изготовляемых из литых, деформируемых и термоупрочняемых сплавов.
В области аддитивного электродугового выращивания решены следующие задачи:
- разработаны оптимальные высокопроизводительные режимы наплавки;
- разработаны алгоритмы построения траектории перемещения робота с учетом пространственного положения как детали, так и самого робота, перекрытия валиков и прохождения углов и сложных участков;
- выращены детали с учетом температурных режимов;
- произведена оценка механических свойств и структуры выращенного металла.
Значения механических свойств выращенного по технологии WAAM металла всех систем легирования не уступают свойствам, заявленным в стандартах ГОСТ 1583-93, ГОСТ 21631-76 и ГОСТ Р 56371-2015, а в ряде случаев значительно превосходят их.
Проточный теплообменник, изготовленный при помощи метода FSW, для отвода тепла деталей, выращиваемых методом электродугового выращивания
В области сварки трением с перемешиванием решены следующие задачи:
- отработаны высокоскоростные режимы сварки соединений различных толщин;
- исследованы особенности структуры металла сварного соединения;
- разработана технология и произведены опытные образцы конструкции проточного теплообменника (в том числе используется для нужд WAAM);
- разработаны цифровые трехмерные модели расходуемого инструмента, созданы опытные образцы двух видов для FSW, получен патент на полезную модель.
Анализ макро- и микроструктуры сварных соединений методом FSW показывает существенное измельчение зерна в ядре шва по сравнению с основным материалом (меньше в 5-8 раз, чем в основном материале).
