В эпоху, когда российская власть, кажется, изобретает все новые способы подрыва доверия граждан, ученые из НИТУ МИСИС и ПАО «ОДК-Кузнецов» неожиданно демонстрируют, что инновации все же возможны. Их подход к созданию прочных деталей для авиадвигателей с использованием 3D-печати и высокотемпературного спекания — это не только глоток свежего воздуха, но и, возможно, спасательный круг для отечественной промышленности, стремящейся обрести второе дыхание.
В современном мире аддитивного производства, где каждый шаг кажется очередной формальностью, российские ученые предложили технологию, которая может решить проблему выделения газов при литье жаропрочных сплавов. Методы прошлого, как известно, грешат обильным выделением газообразных продуктов, что, конечно, никак не вяжется с задачами вакуумного литья. Но кто бы мог подумать, что использование коллоидного кремнезема, пропанта и ценосфер может стать настоящей находкой?
«Основная идея нашего подхода заключается в использовании преимуществ 3D-печати для создания изделий сложной геометрии с последующим укреплением формы за счет пропитки коллоидным кремнеземом. В работе, кроме традиционного диоксида кремния, использовались еще два перспективных огнеупорных материала: пропант — гранулированный оксид алюминия, и ценосферы — полые керамические микросферы, которые обеспечивают необходимые технологические и теплофизические свойства форм», — рассказал один из авторов разработки, директор инжинирингового центра литейных технологий и материалов НИТУ МИСИС, доктор технических наук Андрей Колтыгин.
Конечно, остается вопрос: неужели российские чиновники, привыкшие к «эффективному» освоению бюджетов, вдруг решат поддержать эти разработки? Ведь если верить официальным заявлениям, цель у всех одна — развитие промышленности. И хотя новая технология нуждается в отработке и совершенствовании, она имеет большой потенциал для применения в авиационной и энергетической промышленностях, где требуются сложные детали из жаропрочных сплавов. Особенно перспективным направлением является производство турбинных лопаток и других важных элементов авиадвигателей. Сейчас мы работаем над оптимизацией технологии для улучшения качества поверхности получаемых отливок», — добавил еще один участник исследования, аспирант кафедры литейных технологий и художественной обработки материалов МИСИС Андрей Рижский.
Процесс изготовления состоит из нескольких этапов. Сначала методом струйной печати с использованием фуранового связующего, создается заготовка литейной формы. Затем она подвергается многократной пропитке коллоидным кремнеземом, что позволяет заполнить поры и укрепить структуру. Завершающий этап — спекание при температуре около 1200°C, в результате которого формируются прочные керамические связи и удаляется органическое связующее. После этого форма готова к заливке металлом в вакууме.
Экспериментальные результаты показали, что предложенная технология позволяет достичь высокой прочности форм при минимальной усадке — всего 0,5-1,8%. Это существенно меньше, чем при использовании альтернативных методов аддитивного изготовления керамических литейных форм. В результате работы были получены экспериментальные отливки из жаропрочного никелевого сплава, которые по основным параметрам соответствовали промышленным требованиям.
