Введение 12
1 Литературный обзор 13
1.1 Аддитивные технологии 13
1.2 Классификация аддитивных технологий 20
1.3 Мартенситная нержавеющая сталь 40Х13 27
2 Экспериментальная часть 31
2.1 Экспериментальное принтерное оборудование 31
2.2 Подготовительный этап 35
2.3 Обработка образцов 41
2.4 Микроструктура и твердость 44
3 Результаты и их обсуждение 46
3.1 Микроструктура 46
3.2 Микротвердость 48
3.3 Влияние твердости материала на обрабатываемость 50
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение...53
4.1 Предпроектный анализ 53
4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования 53
4.1.2 Анализ конкурентных решений 54
4.1.3 SWOT-анализ 56
4.1.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 59
4.1.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 60
4.2 Планирование управления научно-техническим проектом 61
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования 61
4.2.2 Разработка графика проведения научного исследования 63
4.3 Бюджет научного исследования 66
4.3.1 Расчет материальных затрат НТИ 67
4.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы 68
4.3.3 Расчет затрат на социальный налог 71
4.3.4 Расчет амортизационных расходов 71
4.3.5 Расчет затрат на электроэнергию 72
4.3.6 Расчет прочих расходов 74
4.3.7 Расчет общей себестоимости разработки 74
4.3.8 Расчет прибыли 75
4.3.9 Расчет НДС 75
4.3.10 Цена разработки НИР 75
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования 75
Выводы по разделу 79
5 Социальная ответственность 82
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 83
5.2 Производственная безопасность 84
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов 84
5.2.2 Производственные факторы, связанные с электрическим током 85
5.2.3 Воздушная среда и микроклимат студии 86
5.2.4 Химически вредные вещества в воздухе рабочей зоны 87
5.2.5 Повышенным уровнем и другими неблагоприятными характеристиками
шума 88
5.2.6 Активное наблюдение за ходом производственного процесса,
монотонность труда, перенапряжение анализаторов 89
5.2.7 Недостаточная освещенность рабочей зоны 90
5.3 Экологическая безопасность 92
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 93
Заключение по разделу 95
Заключение 96
Список использованных источников 98
Приложение 102
Аддитивное производство металла (АП) — это технология производства, при которой металлическая деталь создается слой за слоем путем плавления необработанного металла и наращивания его слой за слоем на основе компьютерной модели данных САПР.
За последние несколько лет эта технология созрела для промышленного применения, в основном благодаря преимуществам более быстрого производства, более низкой стоимости материалов и широкого спектра материалов, которые можно использовать [1]. В зависимости от цели могут использоваться различные типы технологий аддитивного производства. Например, в качестве источников тепла используются лазерные и электронные лучи, а в качестве сырья для мелких деталей, требующих высокой точности, используются порошки [2]. Для крупных деталей используются методы наплавки, такие как аддитивное электронно-лучевое производство (EBAM). Например, титановый шарообразный бак относительно простой формы. Электронно-лучевая плавка осуществляется в вакуумной камере, что позволяет избежать окисления металла и образования пор.
Аддитивное производство позволяет изготавливать сложные 3D- компоненты с более высокой скоростью осаждения по сравнению с обычным субтрактивным и деформируемым производством [2]. Но процесс аддитивного производства всегда сопровождается быстрым нагревом и последующим охлаждением. Это может отрицательно сказаться на качестве продукта.
В этой статье подробно рассматривается технология аддитивного производства с использованием электронного луча в качестве источника тепла и проволоки в качестве сырья для производства деталей из нержавеющей стали 40x13, а также анализируется микроструктура и механические свойства деталей.
Три образца из нержавеющей стали размером 40x13 были изготовлены с методом аддитивного производства с использованием электронного луча в качестве источника тепла и проволоки в качестве сырья.
Микроструктурный анализ показывает, что напечатанный образец из нержавеющей стали размером 40Х13 представляет собой полностью плотную структуру без трещин. Границы ванны расплава отсутствуют, что указывает на то, что материал проволоки расплавлялся в процессе печати. Микроструктура состоит из игольчатого мартенсита и остаточного аустенита, без пор и примесей.
Микротвердость получалась как среднее значение одиннадцати отпечатков в разных местах. Микротвердость трех образцов составляет 517HV, 576HV и 520HV соответственно, по твердости образец 1 < образец 3 < образец 2.
Мы проанализировали разницу в твердости образцов. Из значений средней плотности энергии видно, что скорость охлаждения горизонтальной составляющей больше, чем у вертикальной. Горизонтальные детали имеют 2 более высокие скорости охлаждения, что приводит к более высоким значениям твердости. Для одиночного образца с увеличением высоты скорость охлаждения уменьшается, что приводит к увеличению размера зерна и изменению состава структуры.
Однако по сравнению с традиционным производством образцы, изготовленные с помощью аддитивных технологий, были тверже. Это связано с тем, что термическое воздействие в процессе печати приводит к тому, что образцы имеют структуру мартенсита отпуска. Это дает образцам более высокую твердость в сравнении с традиционными технологиями получения заготовок. Аддитивные технологии производства также имеют свои недостатки и недостатки. Они не могут полностью заменить субтрактивное производство. Но вместе с тем они могут дополнить
традиционные технологии производства и занять свою производственную нишу.
