Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.)

У доповіді наведено основні результати проведених в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України фундаментальних і прикладних досліджень у галузі плазмових та гібридних технологій. Окрему увагу приділено перспективам широкого практичного застосування розробок, пов’язаних зі створенням нов...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2024
1. Verfasser:	Коржик, В.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2024
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	З кафедри Президії НАН України
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/201911
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.) / В.М. Коржик // Вісник Національної академії наук України. — 2024. — № 7. — С. 62-68. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-201911
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-2019112025-03-05T01:03:58Z Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.) State and prospects of development in Ukraine of plasma-arc technologies for obtaining, processing, joining and 3D printing of products from the novel materials (Transcript of scientific report at the meeting of the Presidium of the NAS of Ukraine, May 29, 2024) Коржик, В.М. З кафедри Президії НАН України У доповіді наведено основні результати проведених в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України фундаментальних і прикладних досліджень у галузі плазмових та гібридних технологій. Окрему увагу приділено перспективам широкого практичного застосування розробок, пов’язаних зі створенням нових плазмово-угових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів для ремонтного відновлення відповідальних деталей газотурбінних двигунів, конструкцій літальних апаратів, а також для підвищення довговічності й живучості відповідальних елементів спецтехніки. The report presents the main results of fundamental and applied research in the field of plasma and hybrid technologies conducted at the Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine. Particular attention is paid to the prospects for widespread practical application of developments related to the creation of new plasma-arc technologies for obtaining, processing, joining and 3D printing of products from the novel materials for the repair restoration of critical parts of gas turbine engines, aircraft structures, as well as for increasing the durability and survivability of critical elements of special equipment. 2024 Article Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.) / В.М. Коржик // Вісник Національної академії наук України. — 2024. — № 7. — С. 62-68. — укр. 1027-3239 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/201911 DOI: doi.org/10.15407/visn2024.07.062 uk Вісник НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	З кафедри Президії НАН України З кафедри Президії НАН України
spellingShingle	З кафедри Президії НАН України З кафедри Президії НАН України Коржик, В.М. Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.) Вісник НАН України
description	У доповіді наведено основні результати проведених в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України фундаментальних і прикладних досліджень у галузі плазмових та гібридних технологій. Окрему увагу приділено перспективам широкого практичного застосування розробок, пов’язаних зі створенням нових плазмово-угових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів для ремонтного відновлення відповідальних деталей газотурбінних двигунів, конструкцій літальних апаратів, а також для підвищення довговічності й живучості відповідальних елементів спецтехніки.
format	Article
author	Коржик, В.М.
author_facet	Коржик, В.М.
author_sort	Коржик, В.М.
title	Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.)
title_short	Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.)
title_full	Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.)
title_fullStr	Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.)
title_full_unstemmed	Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.)
title_sort	стан і перспективи розвитку в україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3d-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні президії нан україни 29 травня 2024 р.)
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2024
topic_facet	З кафедри Президії НАН України
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/201911
citation_txt	Стан і перспективи розвитку в Україні плазмово-дугових технологій отримання, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів (стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 р.) / В.М. Коржик // Вісник Національної академії наук України. — 2024. — № 7. — С. 62-68. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT koržikvm staníperspektivirozvitkuvukraíníplazmovodugovihtehnologíjotrimannâobrobkizêdnannâta3ddrukuvirobívíznovítníhmateríalívstenogramadopovídínazasídanníprezidíínanukraíni29travnâ2024r AT koržikvm stateandprospectsofdevelopmentinukraineofplasmaarctechnologiesforobtainingprocessingjoiningand3dprintingofproductsfromthenovelmaterialstranscriptofscientificreportatthemeetingofthepresidiumofthenasofukrainemay292024
first_indexed	2025-11-25T16:41:15Z
last_indexed	2025-11-25T16:41:15Z
_version_	1849781273877282816
fulltext	62 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2024. (7) СТАН І ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ В УКРАЇНІ ПЛАЗМОВО-ДУГОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ ОТРИМАННЯ, ОБРОБКИ, З’ЄДНАННЯ ТА 3D-ДРУКУ ВИРОБІВ ІЗ НОВІТНІХ МАТЕРІАЛІВ Стенограма доповіді на засіданні Президії НАН України 29 травня 2024 року У доповіді наведено основні результати проведених в Інституті електро- зварювання ім. Є.О. Патона НАН України фундаментальних і приклад- них досліджень у галузі плазмових та гібридних технологій. Окрему увагу приділено перспективам широкого практичного застосування розробок, пов’язаних зі створенням нових плазмово-дугових технологій отриман- ня, обробки, з’єднання та 3D-друку виробів із новітніх матеріалів для ремонтного відновлення відповідальних деталей газотурбінних двигунів, конструкцій літальних апаратів, а також для підвищення довговічності й живучості відповідальних елементів спецтехніки. Шановні члени Президії! Шановні колеги! До вашої уваги пропонується доповідь, присвячена науково- практичним результатам досліджень і розробок у галузі мате- ріалознавства та плазмово-дугових технологій з’єднання, об- робки, отримання нових матеріалів та 3D-друку об’ємних ве- ликогабаритних виробів із них, а також технологій нанесення функціональних покриттів. Актуальність цих робіт зумовлена необхідністю створення й застосування розроблених матеріалів і технологій, які ви- користовують плазмові та інші концентровані джерела енергії для підвищення ресурсу та ремонтного відновлення відпові- дальних деталей газотурбінних двигунів, автомобільної, авіа- ційної та іншої спеціальної техніки, для захисту радіоелектрон- ної апаратури від електромагнітного випромінювання, а також для забезпечення конфіденційності інформації. Серед нових розробок у галузі плазмово-дугових техноло- гій, виконаних в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона у співпраці з іншими академічними установами, українськими підприємствами, а також у рамках міжнародного науково-тех- КОРЖИК Володимир Миколайович — член-кореспондент НАН України, завідувач відділу електротермічних процесів обробки матеріалів Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України doi: https://doi.org/10.15407/visn2024.07.062 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2024, № 7 63 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ нічного співробітництва, можна виокремити чотири основні групи технологій: • отримання металевих, керамічних і ме- талокерамічних нанокристалічних покриттів широкого функціонального призначення; • отримання порошків із заданими розміра- ми і параметрами сферичності та нанорозмір- них матеріалів; • поверхнева модифікація (зміцнення) від- повідальних деталей; • зварювання, адитивне наплавлення (3D-друк металевих об’ємних виробів та кон- струкцій). Зазначені технології реалізовано на основі уніфікованого наукового підходу до створен- ня генераторів низькотемпературної плазми дугового розряду, розроблення теоретичних засад і методів їх розрахунку для подальшо- го розвитку вже наявних методів, розроблен- ня та практичної реалізації нових технологій і обладнання для зварювання, наплавлення, отримання нових матеріалів, оброблення по- верхонь і нанесення покриттів. Розглянемо детальніше перелічені вище на- прями робіт. Отримання металевих, керамічних і мета- локерамічних нанокристалічних покриттів широкого функціонального призначення. За цим напрямом розроблено наукові засади про- цесів плазмово-дугового напилення покриттів з нанокристалічною і аморфною структурою, виконано комплекс теоретичних та експери- ментальних досліджень, які підтвердили, що реалізація процесу за надзвукових швидкостей витікання плазмових струменів забезпечує формування нанокристалічної структури в по- криттях з металевих сплавів, кераміки та кер- метів. Створено п’ять модифікацій обладнання для надзвукового напилення таких покриттів, зокрема для роботи у складі роботизованих комплексів; організовано їх виробництво в Україні (рис. 1). Підтверджено перспективність викорис- тання наноструктурованих феромагнітних покриттів, отриманих за технологією над- звукового плазмово-дугового напилення, для екранування корпусних конструкцій різних приладів та комп’ютерної техніки з метою за- безпечення конфіденційності інформації. Такі покриття можна використовувати також для екранування радіоелектронної апаратури в радіочастотному діапазоні електромагнітного випромінювання, що особливо актуально для забезпечення керованості та живучості безпі- лотних літальних апаратів в умовах радіоелек- тронної боротьби. На авіаремонтному підприємстві «УРАРП» (м. Миколаїв) організовано промислову діль- ницю плазмового напилення ущільнювальних покриттів на внутрішні поверхні статора в про- цесі ремонту авіаційних газотурбінних двигу- нів. Технологія надзвукового плазмового на- Рис. 1. Роботизований комплекс для нане- сення зносостійких, корозійностійких, тепло- захисних і спеціальних покриттів методами високошвидкісного плазмово-дугового на- пилення 64 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2024. (7) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ пилення довела свою ефективність у нанесен- ні теплозахисних покриттів CoCrAlY+ZrO2– Y2O3 на жарові труби газових турбін, а також для збільшення ресурсу лопаток енергетичних газових турбін. Крім того, ці покриття пока- зали високу ефективність у підвищенні дов- говічності відповідальних деталей авіаційної техніки: лабіринтних і торцевих ущільнень, компресорних лопаток тощо. Розроблено технологію і створено облад- нання для високошвидкісного плазмового напилення струмопровідними порошковими дротами зносостійких покриттів товщиною до 1,0—1,5 мм на внутрішні поверхні діаметром понад 80 мм довгомірних трубчастих виробів (до 10—15 м). Це зумовлює перспективи за- стосування цієї технології для відновлення зношених внутрішніх поверхонь стволів арти- лерійської техніки. Отримання порошків із заданими розміра- ми і параметрами сферичності та нанороз- мірних матеріалів. Для реалізації цього на- пряму робіт розроблено наукові основи плаз- мово-дугових технологій отримання гранул дрібнодисперсних фракцій (до 60—100 мкм) з коефіцієнтом сферичності 0,75—0,85, які від- повідають вимогам до матеріалів адитивного виробництва. Такі технології включають плаз- мове розпилення дротових матеріалів, плаз- мове розпилення прутків і зливків, плазмову сфероїдизацію порошків неправильної форми. Вивчено закономірності процесів сфероїди- зації крапель дисперсних частинок при плаз- мово-дуговому розпиленні струмопровідних компактних і металопорошкових дротів. Підтверджено можливість отримання ін- терметалідних сферичних гранул (наприклад, Fe3Al) при розпиленні металопорошкових дротів, які складаються із залізної оболонки та алюмінієвого порошкового осердя. Розро- блено високопродуктивну технологію отри- мання дрібнодисперсних сферичних гранул із жаростійких сплавів і тугоплавких металів (W, Mo) розпиленням надзвуковими плазмовими струменями нерухомих прутків або зливків діаметром 50—60 мм. Створено оригінальну гі- бридну технологію розпилення двох дротів або прутків з поєднанням електричної дуги та над- звукового плазмового струменя, що дозволяє отримувати сферичні гранули, в яких частка дрібнодисперсної фракції (<63 мкм) стано- вить 70—80 %. Розроблено універсальне обладнання для реалізації описаних вище варіантів технологій плазмово-дугового розпилення таких матеріа- лів у захисній атмосфері, що вигідно відрізня- ється від провідних світових аналогів менши- ми (в 3—5 разів) масо-габаритними характе- ристиками. Показано, що використання надзвукових плазмових струменів із режимом витікання, близьким до ламінарного, є перспективним для сфероїдизації порошків неправильної форми, отриманих подрібненням, хімічним або механохімічним синтезом. Проведено також дослідження нагрівання, плавлення, випаровування мікрометричних порошків металів розмірами до 20—40 мкм у струмені дугової плазми та їх подальшої кон- денсації для синтезу нанопорошків. Отримані попередні результати дають підстави розгля- дати такий процес як основу для великосе- рійного високопродуктивного (10—50 кг/год) виробництва нанопорошків, наприклад для отримання нанокремнію, який є перспектив- ним матеріалом для підвищення ємності аку- муляторних батарей, а також для отримання наноалюмінію, який використовують для по- ліпшення характеристик ракетного палива. Поверхнева модифікація (зміцнення) від- повідальних деталей. За цим напрямом роз- роблено групу процесів, у яких використову- ють дугову плазму, а також гібридні технології, основані на поєднанні плазми з іншими кон- центрованими джерелами енергії. Для формування поверхневих нанострук- турованих шарів перспективним є процес імпульсно-плазмової обробки з одночасним легуванням поверхні парами витратного елек- трода. Густина потужності плазмового струме- ня, що генерується в продуктах детонаційного згорання горючих газів, сягає 105—107 Вт/см2 за швидкості до 5—8 км/с. Наприклад, форму- вання наноструктурованих поверхневих шарів ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2024, № 7 65 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ товщиною 40—80 мкм на виробах із титаново- го сплаву Тi-Аl-V приводить до підвищення мікротвердості в 2,5 раза. Розроблено також обладнання для поверх- невого зміцнення, яке реалізує поверхневу термічну і хіміко-термічну обробку плазмовою дугою, гібридні та комбіновані процеси «ла- зер + дугова плазма», «дугова плазма + плаз- мово-іскрове легування» тощо. В Україні орга- нізовано виробництво п’яти марок обладнання для реалізації цих технологій, зокрема для ро- боти у складі роботизованих комплексів. На- копичено певний досвід експлуатації цього об- ладнання і технологій. Імпульсна плазмово-детонаційна модифі- кація поверхневих шарів деталей кріплення в авіації, автомобільних деталей, інструментів для обробки тиском, що працюють в умовах підвищених контактних навантажень, збіль- шує їх довговічність у 2—6 разів. Технологія плазмово-дугового поверхневого зміцнення гребенів колісних пар рухомого складу заліз- ничного транспорту підвищує їхню зносос- тійкість у 2—3 рази і водночас зменшує знос рейок та знижує рівень шуму. Для реалізації цієї технології було створено обладнання, яке впроваджено в АТ «Укрзалізниця». Гібридна лазерно-плазмова хіміко-термічна обробка високоміцного титанового сплаву в локальній атмосфері азоту дозволяє сформу- вати поверхневі шари з більшою (в 2,5 раза) твердістю, що сприяє підвищенню балістичної стійкості титанової броні. Результати попередніх досліджень підтвер- дили перспективність застосування для зміц- нення каналу ствола артилерійської техніки комбінованої технології «обробка плазмовою дугою з магнітним керуванням + плазмово-іс- крове легування» — зносостійкість при цьому підвищується на 50 %. Для формування функціональних зносос- тійких поверхонь із регулярною структурою з локальними включеннями підвищеної твердос- ті (60 HRC) розроблено процес обробки вну- трішніх і зовнішніх поверхонь виробів плазмою в шарі водних розчинів електроліту. Ця техно- логія показала свою ефективність у підвищен- ні ресурсу таких деталей, як гільза циліндра, сферичний підп’ятник, підшипники ковзання тощо. Технологію впроваджено у ТДВ «Перво- майськдизельмаш» для зміцнення корінних і шатунних шийок та підвищення ресурсу вели- когабаритних колінчастих валів дизельних дви- гунів (рис. 2). Також ця технологія є перспек- тивною для зміцнення шийок колінчастих валів двигунів бронетехніки в процесі ремонту після перешліфування під ремонтні розміри. Крім того, ця технологія плазмово-електро- літної обробки пройшла промислові випробу- вання на Інгулецькому гірничозбагачуваль- Рис. 2. Процес плазмово- електролітної обробки шийки дизельного колін- частого вала (довжина 5 м, маса до 2000 кг) 66 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2024. (7) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ ному комбінаті, які підтвердили підвищення в 2—3 рази ресурсу бурового обладнання (труба, замок, муфта). Є також перспектива застосування плаз- мово-електролітної обробки для формуван- ня зносостійких функціональних внутрішніх поверхонь артилерійських стволів у вигляді гвинтових локальних ділянок або ліній підви- щеної твердості (до 55—65 HRC). Така обробка сприяє утворенню в процесі експлуатації сис- теми мікрозападин та аеродинамічних клинів, які за високих швидкостей ковзання снаряду забезпечуватимуть формування розділового газового шару. Створено і підготовлено в Укра- їні виробництво обладнання, яке дозволяє ви- конувати таку обробку внутрішніх і зовнішніх циліндричних та пласких поверхонь у довго- мірних виробах довжиною до 12 м. Зварювання, адитивне наплавлення (3D-друк металевих об’ємних виробів та кон- струкцій). За цим напрямом розроблено на- укові основи технологій зварювання і наплав- лення з використанням плазмової дуги або її поєднання з електричною дугою та лазерним випромінюванням. Створено оригінальну тех- нологію плазмово-дугового і гібридного точко- вого та шовного зварювання металів і сплавів різнополярним асиметричним струмом. Роз- роблено чотири зразки промислового облад- нання й організовано їх виробництво в Україні. Використання технології плазмово-дугово- го зварювання різнополярним асиметричним струмом високоміцних алюмінієвих сплавів, які належать до важкозварюваних, дозволяє на 20 % знизити масу корпусних конструкцій літальних апаратів. А застосування розробле- ного обладнання для точкового плазмового зварювання при виготовленні полегшених пустотілих конструкцій дає змогу додатково зменшити їхню вагу ще на 30—60 % зі збере- женням високих показників міцності та жор- сткості. При цьому швидкісне гібридне лазер- но-плазмове зварювання забезпечує підвищен- ня (в 3—10 разів) продуктивності виробництва довгомірних панелей для літальних апаратів і швидкісних катерів. Було також підтверджено перспективність використання технології плазмово-порошко- вого наплавлення для зміцнення та відновлен- ня внутрішніх поверхонь стволів артилерій- Рис. 3. Багатофункціональний роботизований комплекс з інтелектуальною системою керування для 3D-друку великогабаритних деталей і тіл обертання: 1 — антропоморфний робот; 2 — плазмотрони; 3 — інтелектуальна система керування процесом; 4 — плазмовий модуль; 5 — джерело живлення плазмової дуги; 6 — стіл для на- плавлення з технологічним оснащенням; 7 — система переміщення робота; 8 — двовісний обертач-маніпулятор; 9 — механізм подавання присаджувального дроту ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2024, № 7 67 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Рис. 4. Заготовка зовнішнього кільця жарової труби авіаційного газотурбін- ного двигуна з нікелевого жароміцно- го сплаву ЕІ 868 (ХН60ВТ): а — після 3D-друку методом адитивного плазмо- во-порошкового наплавлення; б — го- това деталь після механічної обробки (АТ «Мотор Січ») Рис. 5. Реалізація гібридної адитивної технології «плазмове наплавлення присаджувальним дротом — плазмово-порошкове на- плавлення»: а — зовнішній вигляд системи; б — структура наплавле- ної багатошарової стінки з функ- ціонально-градієнтного матеріалу Ti-6Al-4V + WC (×50); в — структу- ра її верхнього наплавленого шару (×200) а б в ської техніки. Показано можливість наплав- лення шару товщиною 1—5 мм на внутрішні поверхні діаметром від 70—80 мм трубчастого виробу з високоміцної сталі. Вибір типу на- плавного матеріалу дозволяє змінювати твер- дість наплавленого шару в інтервалі від 400 до 700 за шкалою Віккерса. На основі нових розробок і досягнень у га- лузі плазмово-дугових зварювальних техноло- гій створено наукові засади процесів 3D-друку об’ємних великогабаритних металевих виро- бів шляхом адитивного (пошарового) плазмо- во-дугового наплавлення. Реалізовано групу нових технологій 3D-друку об’ємних виробів із металевих сплавів, яка включає процеси адитивного плазмово-дугового наплавлення в широкому інтервалі величин і характеристик зварювальних струмів, за різних типів при- садних матеріалів (дротів, порошків, їх поєд- нання), а також гібридні процеси «плазма + електрична дуга», «плазма + лазер». Створено і організовано виробництво принтерів для ви- готовлення об’ємних металевих виробів. Розроблено роботизований комплекс 3D-друку з інтелектуальною системою керу- вання, для якого практично немає обмежень щодо габаритів об’ємних металевих виробів (рис. 3). Зараз в АТ «Мотор Січ» налагодже- но роботу з відновлення контактних повер- хонь лопаток газотурбінних двигунів методом адитивного мікроплазмового наплавлення, а також з виготовлення зовнішнього кільця жарової труби (рис. 4) та інших деталей газо- турбінного двигуна. Об’ємні вироби з жарос- тійких нікелевих сплавів, отримані адитивним плазмовим наплавленням, відповідають вимо- гам технічної документації для виготовлення статорних деталей авіаційних двигунів. Для роботи в умовах підвищених динаміч- них навантажень за допомогою адитивного 68 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2024. (7) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Volodymyr M. Korzhyk Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9106-8593 STATE AND PROSPECTS OF DEVELOPMENT IN UKRAINE OF PLASMA-ARC TECHNOLOGIES FOR OBTAINING, PROCESSING, JOINING AND 3D PRINTING OF PRODUCTS FROM THE NOVEL MATERIALS Transcript of scientific report at the meeting of the Presidium of the NAS of Ukraine, May 29, 2024 The report presents the main results of fundamental and applied research in the field of plasma and hybrid technologies conducted at the Paton Electric Welding Institute of the National Academy of Sciences of Ukraine. Particular attention is paid to the prospects for widespread practical application of developments related to the creation of new plasma-arc technologies for obtaining, processing, joining and 3D printing of products from the novel materials for the repair resto- ration of critical parts of gas turbine engines, aircraft structures, as well as for increasing the durability and survivability of critical elements of special equipment. Cite this article: Korzhyk V.M. State and prospects of development in Ukraine of plasma-arc technologies for obtaining, processing, joining and 3D printing of products from the novel materials. Visn. Nac. Akad. Nauk Ukr. 2024. (7): 62—68. https://doi.org/10.15407/visn2024.07.062 плазмового наплавлення отримано циліндрич- ні та довгомірні профільні конструкції (до- вжиною до 6 м) з високоміцних алюмінієвих сплавів, легованих скандієм. На сьогодні в США компанія Genius актив- но проводить роботи з 3D-друку ракет, вико- ристовуючи при цьому дугову технологію, що за низкою показників поступається адитивним плазмово-дуговим процесам і характеризуєть- ся відносно низькою продуктивністю, а також має деякі обмеження: використання лише од- ного присадного дроту діаметром менш як 1 мм, відсутність можливості керування хіміч- ним складом тощо. Дослідження, проведені в Інституті електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, підтвердили можливість зна- чного підвищення продуктивності 3D-друку при використанні адитивних плазмово-дуго- вих процесів, а також реалізацію додаткових технологічних переваг, таких як синтез нових високоміцних сплавів, можливість плавного змінення хімічного складу н адрукованого ма- теріалу в умовах 3D-друку з використанням двох і більше різнорідних дротів та ін. Також підтверджено, що за допомогою гібридних процесів 3D-друку на основі плазмово-дуго- вої технології відкриваються можливості для отримання просторових виробів із функціо- нально-градієнтних металоматричних матері- алів, тобто виробів зі змінним хімічним скла- дом та концентрацією зміцнювальних фаз в їх об’ємі. Так, отримано просторові вироби з функціонально-градієнтного матеріалу Ti- 6Al-4V + WC, в яких вміст карбіду вольфраму змінюється від 0 до 50 мас. %, а твердість за Роквеллом — від 32 до 67 і вище (рис. 5). В Інституті зараз реалізується великий про- єкт з побудови дослідно-технологічної плат- форми з трьома роботизованими комплексами 3D-друку, яка має стати базою для підготовки в Україні виробництв великогабаритних кон- струкцій літальних апаратів і спецтехніки діа- метром до 3 м і довжиною до кількох метрів з алюмінієвих, титанових та інших сплавів і функціонально-градієнтних матеріалів на їх основі. Наявність такої технології і відповід- ного обладнання відкриває можливості для організації в Україні принципово нового типу виробництва спеціальних великогабаритних виробів, адже завдяки створенню розосередже- них невеликих роботизованих ділянок можна реалізувати децентралізацію виробництв, що на сьогодні, зрозуміло, має стратегічне значення. Дякую за увагу! За матеріалами засідання підготувала О.О. Мележик

Institution

Ähnliche Einträge