يعد تجهيز المنتجات المصنوعة من التيتانيوم وسبائكه بالطرق التقليدية مهمة تكنولوجية معقدة تتطلب الكثير من الوقت والمال. طور العلماء في جامعة جنوب الأورال الحكومية تقنية عالمية جديدة لتصنيع أجزاء من خلائط التيتانيوم باستخدام تقنيات مضافة. التكنولوجيا الجديدة ستوفر بشكل كبير على المزيد من الآلات. تم نشر المقال البحثي في مجلة المواد عالية الجودة (Q1).
تكنولوجيا جديدة لتصنيع منتجات التيتانيوم
تستخدم منتجات التيتانيوم على نطاق واسع اليوم في الهندسة الميكانيكية والطيران بسبب قوتها. ومع ذلك ، في معظم الأحيان ، يتم استخدام المسبك التقليدي لتصنيع هذه الأجزاء. يبدو أن استخدام التقنيات المضافة هو اتجاه واعد للغاية ، لأنه يمكن أن يسمح بإنشاء منتجات ذات أشكال هندسية معقدة من التيتانيوم وسبائكه ، متبوعة بالقطع الضحلة نسبياً.
«إن إنتاج الأجزاء عن طريق الصب عملية معقدة للغاية. يجب إنتاجه في جو خاضع للرقابة (تحت فراغ أو في بيئة غاز واقية) لتجنب تفاعل ذوبان التيتانيوم مع الأكسجين ونيتروجين الهواء. ويتطلب المزيد من التشغيل الميكانيكي لمثل هذه الأجزاء ظروفًا ومعدات خاصة ، لذلك ، فهي تتميز بتكلفتها العالية. يبدو أن استخدام التقنيات المضافة هو اتجاه واعد للغاية ، لأنه يمكن أن يسمح بإنشاء منتجات ذات أشكال هندسية معقدة من التيتانيوم وسبائكه ، متبوعة بالقطع الضحلة نسبياً. هذا سوف يقلل بشكل كبير من سعر المنتج النهائي »، توضح مديرة المشروع - رئيسة المختبر الدولي للميكانيكا ، عمليات الليزر وتقنيات التصنيع الرقمي من جامعة جنوب الأورال الحكومية الأستاذة ، ودكتورة العلوم التقنية مارينا سامادورافا.
كان الهدف من عمل العلماء في جامعة جنوب الأورال الحكومية، جنبًا إلى جنب مع أخصائيي شركة «ديبازيت» ، هو تطوير تقنية لتصنيع أجزاء من خلائط التيتانيوم باستخدام مزيج من تقنيتي تصنيع إضافيين: SLM (ذوبان الليزر الانتقائي) وعمليات DMD (ترسيب المعادن المباشر). كان عمل جامعة جنوب الأورال الحكومية هو تطوير تقنية لإنشاء عناصر هيكلية من خلائط مسحوق التيتانيوم بواسطة طريقة DMD على قطع العمل المصنعة بواسطة عمليات SLS.
.jpg)
الحفاظ على القوة التقليدية
كجزء من عمل المختبر الدولي للميكانيكا وعمليات الليزر وتقنيات التصنيع الرقمية ، أجرت جامعة جنوب الأورال الحكومية دراسة حول بنية الأجزاء الصلبة من الأجزاء المصنعة من سبائك التيتانيوم باستخدام معدات مخبرية عالية الدقة.
«تم إجراء تحليل للتركيب الكيميائي لمختلف أقسام الأجزاء ملفقة الكسوة بواسطة الليزر ، وتحليل لتوحيد التركيب الكيميائي على ارتفاع المنتج ، وكذلك تكوين المكونات الهيكلية الفردية، تتميز جميع العينات التي تمت دراستها بخاصية بنية مجهرية للحالة المتصلبة لخلائط التيتانيوم ثنائية الطور ، مما يعني أن لديهم القوة والصلابة اللازمتين المطلوبة من هذه المنتجات». تقول مارينا سامادورافا.
أثناء التجربة ، تم اتخاذ قرار تقني بشأن الحماية الحرارية الخارجية لغرفة العمل. منع هذا التحديث البسيط لمجمع الكسوة الليزرية القياسية FL-Clad-R-4 تكسير الأجزاء التي تم الحصول عليها بعد التبريد. لقد حصل العلماء على منتجات ذات خصائص قوة جيدة. أظهرت نتائج التجربة أن الأجزاء المصنوعة من سبائك التيتانيوم والتيتانيوم التي تم الحصول عليها باستخدام التقنيات المضافة يمكن استخدامها بنجاح في الهندسة الميكانيكية والطيران ، لأنها تتمتع بموثوقية عالية وهامش كبير من السلامة.