ПАО «ОДК-Кузнецов», Самара, Россия¹ ; Самарский государственный технический университет, Самара, Россия²

В. О. Негодяев, начальник бюро сварки и пайки¹, аспирант²

ПАО «ОДК-Кузнецов», Самара, Россия
Д. А. Баранов, заместитель главного сварщика по новым и ремонтным технологиям, канд. техн. наук

Самарский государственный технический университет, Самара, Россия
С. С. Жаткин, профессор кафедры «Литейные и высокоэффективные технологии», канд. техн. наук
К. В. Никитин, заведующий кафедрой «Литейные и высокоэффективные технологии», декан факультета машиностроения, металлургии и транспорта, докт. техн. наук, эл. почта: kvn-6411@mail.ru

Представлены результаты исследований структуры и свойств наплавленного материала марки ЭП648. Прямую лазерную наплавку проводили металлопорошковой композицией марки ЭП648 в среде защитного газа (аргон). В процессе отработки варьировали показатель мощности лазерного излучения. Результаты измерений микротвердости показали, что при повышении мощности лазерного излучения от 1000 до 1200 Вт микротвердость наплавленных слоев возрастает, но при дальнейшем увеличении до 1400 Вт показатели незначительно уменьшаются. При анализе микроструктуры установлено, что в наплавленном материале всех образцов наблюдается слоистая столбчатая мелкодендритная структура литого сплава. Проведенные исследования показали, что при мощности лазерного излучения 1400 Вт формируется оптимальный наплавленный слой с микротвердостью выше, чем у материала подложки, дефекты отсутствуют. Для более полного исследования изготовлен образец – имитатор вала из прутка диаметром 120 мм, материал аналогичен материалу компрессора высокого давления – ХН68ВМТЮК-ВД (ЭП-693). Металлографическое исследование наплавленного вала-имитатора проводили на долевых и поперечных шлифах. Дефекты в виде несплошностей на границе наплавки не обнаружены. Анализ микроструктуры подтвердил значительное уменьшение числа пор в материале наплавки и отсутствие дефектов на границе с основным материалом образца. Апробирована технология прямой лазерной наплавки вала компрессора высокого давления с использованием образца-имитатора и восстановлением деталей и сборочных единиц (ДСЕ) с последующей постановкой в технологическое изделие. После разборки и дефектовки восстановленного вала, прошедшего цикл испытаний, отклонений от конструкторской документации не выявлено. Выполнен расчет экономического эффекта от внедрения технологического процесса лазерной наплавки при ремонте ДСЕ «вал компрессора высокого давления».

1. Негодяев В. О., Жаткин С. С., Никитин К. В. Особенности формирования структуры жаропрочного хромоникелевого сплава, получаемого лазерной наплавкой из металлопорошковой композиции марки ЭП648 // Высокие технологии в машиностроении: материалы XXI Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, 10–12 апреля 2024 г. / Отв. ред. А. Р. Галлямов. – Самара : Самар. гос. техн. ун-т, 2024. – 315 с.
2. Баранов Д. А. Структура и свойства жаропрочного дисперсионно-твердеющего никелевого сплава ХН68ВМТЮК при лазерной сварке деталей ГТД : дис. … канд. техн. наук. – Самара, 2021. – 150 с.
3. Ломберг Б. С., Овсепян С. В., Бакрадзе М. М. Новый жаропрочный никелевый сплав для дисков газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных установок (ГТУ) // Материаловедение. 2010. № 7. С. 24–28.
4. Голубовский Е. Н., Жаткин С. С., Паркин А. А. Исследование и отработка технологии восстановления лопаток ГТД после эксплуатации лазерной наплавкой // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2021. Т. 23, № 3. С. 29–34. DOI: 10.37313/1990-5378-2021-23-3-29-34
5. Климов В. Г. Сравнение методов восстановления геометрии пера лопаток турбины из жаропрочных сплавов // Вестник Московского авиационного института. 2016. Т. 23, № 1. С. 86–97.
6. Слепова А. Ш. Анализ факторов, влияющих на износ подшипников // Наука, техника и образование. 2017. № 10. С. 28–33.
7. Стеблев А. А., Стеблев М. А. Способы восстановления рабочих поверхностей валов // Инновационная наука. 2020. № 9. С. 24–29.
8. Голиков Н. И., Сараев Ю. Н., Тихонов Р. П. и др. Способ восстановления деталей горнодобывающей техники, эксплуатирующейся в условиях Севера // Наука и образование. 2017. № 4. С. 82–87.
9. Негодяев В. О. Отработка режима прямой лазерной наплавки для ремонта деталей наземных газотурбинных двигателей // Инновационные процессы в научной среде : материалы Международной (заочной) научно-практической конфе ренции, Прага, 14 июня 2023 года. – Нефтекамск : Научно-издательский центр «Мир науки» (ИП Вострецов Александр Ильич), 2023. – С. 41–45.
10. Боченин В. И., Шляхов С. В., Блинов Д. А. Электрогазосварщик: учебное пособие. – Нур-Султан : Некоммерческое акци онерное общество «Talap», 2020. – 306 с.
11. Кужагильдин Р. С., Шутова Л. А. Повышение стойкости штампов для горячего деформирования // Социально-экономические и технические системы: исследование, проектирование, оптимизация. 2019. № 1. С. 50–58.
12. Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление / Пер. с яп. В. Н. Попова; Под ред. В. С. Степина, Н. Г. Шестеркина. – М. : Машиностроение, 1985. – 240 с.

13. Новиков С. В., Рамазанов К. Н. Аддитивные технологии: состояние и перспективы. – Уфа : Уфимский государственный авиационный технический университет, 2022. – 75 с.
14. Костылев А. А. Опыт применения аддитивных технологий в судостроении на примере использования установки прямого лазерного выращивания // Новые технологии в судостроении : Сборник трудов отраслевой научно-технической конференции, Санкт-Петербург, 22 ноября 2022 года / Сост.: А. А. Калиниченко, А. Н. Кириллов, В. К. Ханухов. – Санкт-Петербург : Центр технологии судостроения и судоремонта, 2022. – С. 81–84.
15. Saboori A., Aversa A., Marchese G., Biamino S. et al. Application of directed energy deposition-based additive manufacturing in repair // Applied Sciences. 2019. Vol. 9, Iss. 16. 3316.
16. Туричин Г., Климова О., Земляков Е. и др. Технологические основы высокоскоростного прямого лазерного выращивания изделий методом гетерофазной порошковой // Фотоника. 2015. № 4(52). С. 68–83.
17. Климов В. Г. Структура и свойства восстановленных лазерной наплавкой лопаток газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов. – Самара, 2019. – 178 с.
18. Кривоносова Е. А., Щицын Ю. Д., Акулова С. Н., Мышкина А. В. и др. Снижение дефектности жаропрочных никелевых сплавов в технологиях наплавки // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2018. Т. 20, № 2. С. 12–19.
19. ГОСТ 10157–2016. Аргон газообразный и жидкий. Технические условия. – Введ. 01.07.2017.
20. Ронжин Д. А., Григорьянц А. Г., Холопов А. А. Влияние технологических параметров на структуру металла изделий, полученных методом прямого лазерного выращивания из титанового порошка ВТ6 // Известия вузов. Машиностроение. 2022. № 9. С. 30–42.
21. ГОСТ 9450–76. Измерение микротвердости вдавливанием алмазных наконечников. – Введ. 01.01.1977.
22. Silchonok S. S., Zadykyam G. G., Zotov O. G., Morozova I. Research of effect of the power material quality in the structure formation of the DLD Inconel 718 samples // Key Engineering Materials. 2019. Vol. 822. P. 404–409.
23. Каблов Е. Н., Евгенов Е. Н., Оспенникова О. Г., Семенов Б. И. и др. Металлопорошковые композиции жаропрочного сплава ЭП648 производства ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ в технологиях селективного лазерного сплавления, лазерной газопорошковой наплавки и высокоточного литья полимеров, наполненных металлическими порошками // Известия вузов. Машиностроение. 2016. № 9. С. 62–75.
24. Promakhov V., Schulz M., Vorozhtsov A., Savinykh A. et al. The strength of Inconel 625, manufactured by the method of direct laser deposition under sub-microsecond load duration // Metals. 2021. Vol. 11. P. 5–13.
25. Алишин М. И., Князев А. Е. Производство металлопорошковых композиций высокой чистоты титановых сплавов методом индукционной газовой атомизации для аддитивных технологий // Труды ВИАМ. 2017. № 11. С. 37–45.
26. Лихобабина Н. В., Королев А. А. Упрочнение поверхностей алмазным выглаживанием // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2008. Т. 1, № 1. С. 17–24.