Инновационный подход в производстве литейных форм
Российские исследователи сделали значительный шаг вперед в области создания сложных отливок для современной промышленности. Ученые НИТУ МИСИС, под руководством доктора технических наук Андрея Колтыгина и при участии Андрея Рижского, разработали технологию, которая способна изменить процесс изготовления высокоточных форм для литья жаропрочных сплавов, востребованных в энергетике и авиации.
Традиционные методы послойного 3D-печати форм из огнеупорных материалов с использованием синтетических смол существуют уже не первое десятилетие. Однако они имеют ограничения: при нагреве в связующих веществах образуется множество газов, что делает такие формы непригодными для использования в вакуумных условиях, требуемых при литье сложных сплавов для ответственных деталей.
Комбинированная технология: наука и практика
Российская команда ученых открыла новые горизонты, совместив передовые возможности 3D-печати с инновационной технологией укрепления литейных заготовок. Как рассказал Андрей Колтыгин, их метод основан на многоступенчатом процессе: слой за слоем формируется изделие сложной геометрии, после чего структура уплотняется с помощью пропитки коллоидным кремнеземом. Для достижения уникальных технологических и теплофизических свойств используются не только диоксид кремния, но и высокотехнологичные огнеупорные материалы, такие как гранулированный оксид алюминия (пропант) и керамические микрошары-ценосферы.
Вся производственная цепочка включает несколько этапов: стартовое формирование заготовки с помощью струйной печати и фуранового связующего, многократная пропитка кремнеземом для уплотнения, а затем спекание изделия при температуре 1200°C. В финале органическая составляющая выгорает, остальная часть формы приобретает прочную и плотную керамическую структуру, идеально подходящую для вакуумного литья металлов.
Преимущества и перспективы новой метода
Эксперименты доказали практическую эффективность нового подхода. Полученные литейные формы демонстрируют впечатляющую минимальную усадку (от 0,5 до 1,8%), а их механические свойства полностью соответствуют требованиям к производству компонентов для газотурбинной техники и авиационных двигателей. Это серьезное достижение учитывая, что альтернативные технологии либо уступают по точности, либо слишком затратны для промышленного применения.
Особый фокус работы — возможность изготовления высокопрочных деталей со сложной геометрией. Такая технологическая база открывает двери для создания, например, инновационных турбинных лопаток — компонентов, которые ранее требовали длительной отработки и серьезных вложений в разработку форм.
Мнение разработчиков и дальнейшее развитие
По словам Андрея Рижского, аспиранта кафедры литейных технологий и художественной обработки материалов НИТУ МИСИС, коллектив ученых видит широчайшие перспективы для промышленного внедрения новой технологии. Сейчас специалисты продолжают работать над оптимизацией процесса, стремясь еще больше улучшить качество поверхности получаемых изделий и повысить их точностные характеристики.
В разработке принимает участие активная команда инженеров и молодых ученых, которые уверены: переход к подобным технологиям не только ускорит внедрение инноваций, но и позволит сократить издержки в серийном выпуске деталей высокой сложности для ведущих секторов российской промышленности.
Вклад в развитие отечественной авиапромышленности и энергетики
Использование новой технологии литья, предложенной командой НИТУ МИСИС во главе с Андреем Колтыгиным и Андреем Рижским, существенно повышает конкурентоспособность российских предприятий на мировом рынке. В условиях растущей потребности в уникальных комплектующих для авиации и газовой энергетики, такие методы открывают путь к созданию изделий, превосходящих зарубежные аналоги по ряду характеристик.
Достижения российских ученых вполне способны заложить фундамент для дальнейших технологических прорывов в таких отраслях, как двигателестроение, оборонная промышленность и производство энергоустановок будущего. Их работа — яркий пример того, как фундаментальные исследования и инженерные разработки успешно трансформируются в востребованные, практические решения для высокотехнологичных отраслей, помогая уверенно смотреть в будущее и идти в ногу с ведущими мировыми трендами.
Источник: naked-science.ru
