+7 (800) 505-67-97

Исследование строения и ультразвуковой контроль металлических объектов

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Ксембаев, Азат Гафурович Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования являются технология сплавления металлических порошков электронно-лучевой пушкой и метод ультразвукового контроля качества металлических изделий.
Цель работы – исследовать качество и структуру готовых металлических 3D-объектов из порошка сплава ВТ6, полученных методом EBM. В результате исследования оптические методы совпадают с исследованиями качества образца с помощью УЗ-томографа.

Оглавление ………………………………………………………………………………………………. 8

Введение ………………………………………………………………………………………………… 11

Обзор литературы ………………………………………………………………………………….. 13

1 Оборудование и технология электронно-лучевой плавки (EBM) ………….. 13

1.1 История появления технологии EBM …………………………………………….. 14

1.3 Анализ рынка 3д-принтеров ………………………………………………………….. 20

1.4 Материалы для 3Д-печати ……………………………………………………………… 29

1.5 Особенности металлических изделий, полученных методом EBM …. 37

1.6 Современные технологии контроля металлических изделий ………….. 39

1.7 Зарубежный и Российский опыт использования технологии
аддитивных технологий………………………………………………………………………. 43

2 Объект и методы исследований ……………………………………………………………. 50

2.1 Объект исследований и свойства сплава ………………………………………… 50

2.2 Метод получения металлического порошка сплава ВТ6 для печати
методом ЕВМ……………………………………………………………………………………… 51

2.3 Метод ЕВМ для изготовления, исследуемого 3D-объекта ………………. 52

2.4 Методика макроанализа металлического 3D объекта …………………… 53

2.5 Методика микроструктурного анализа ………………………………………… 53

2.6 Методика измерения микротвердости …………………………………………. 54

2.7 Метод ультразвуковой компьютерной томографии ………………………… 56

3 Результаты проведенного исследования ………………………………………………. 61

3.1 Макроанализ металлического 3D объекта ……………………………………. 61
3.2 Микроструктурный анализ сплавленного порошка сплава ВТ6
методом ЕВМ……………………………………………………………………………………… 63

3.3 Исследование качества втулки с использование ультразвуковой
компьютерной томографии …………………………………………………………………. 66

4 «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение»
………………………………………………………………………………………………………………. 73

4.1 Потенциальные потребители результатов исследования ………………… 73

4.2 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………. 76

4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………… 76

4.2.2 Определение трудоемкости выполнения НИОКР …………………….. 76

4.2.3 Построение графика работ ………………………………………………………. 77

4.3 Диаграмма Исикава ……………………………………………………………………….. 80

5 Социальная ответственность ……………………………………………………………….. 83

5.1 Техногенная безопасность …………………………………………………………….. 83

5.1.1Микроклимат …………………………………………………………………………… 84

5.1.2 Электромагнитные поля ………………………………………………………….. 86

5.1.3 Шум ……………………………………………………………………………………….. 87

5.1.4 Освещение ……………………………………………………………………………… 87

5.2 Экологическая безопасность………………………………………………………….. 89

5.2.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду … 89

5.2.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду . 89

5.2.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды ………. 90

5.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях……………………………………….. 90

5.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности … 92

5.4.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя)
правовые нормы трудового законодательства ………………………………….. 92

Выводы о проделанной работе ……………………………………………………………….. 94

Список использованных источников ………………………………………………………. 97

Приложение А ……………………………………………………………………………………… 102

В новой производственной реальности все чаще наблюдается карди-
нальное сокращение участия человека в процессах производства продукции
и переход к полной автоматизации производства. Наиболее перспективным
направлением в массовом производстве конечной продукции является 3D-
печать аддитивными технологиями. Основными преимуществами аддитив-
ных технологий являются: возможность изготовления уникальных деталей
любой геометрической сложности, возможность осуществления функцио-
нальной оптимизации на этапе передачи изделия в производство, отсутствие
необходимости изготовления инструментальной оснастки, минимизация по-
терь материала и отходов производства в виде стружки, мобильность произ-
водства.
Анализ современной литературы показал, что наиболее часто исполь-
зуемым материалом для получения 3D изделий методом ЕВМ являются по-
рошки титановых сплавов. Самым универсальным промышленным сплавом
в России и за рубежом на основе титана является сплав марки ВТ6. Благо-
даря удачному легированию сплава, его рекомендуют для изделий и деталей
конструкций ответственного назначения, эксплуатирующийся при темпера-
турах от – 250С до +350С. Его используют для изготовления балок и
кронштейнов в самолетах, для изготовления баллонов высокого давления
топливных систем в ракетах. Также из него изготавливают такие ответ-
ственные детали, как втулки несущего винта вертолета, валы шасси, корпу-
са осевых шарниров, наконечники лопастей. Кроме этого считается, что ти-
тановый крепеж обладает большей усталостной прочностью по сравнению
со стальным крепежом. Однако, все перечисленные изделия оснастятся к
деталям конструкций повышенной надежности и требуют повышенного
внимания к технологии изготовления и особые требования к контролю ка-
чества на каждом технологическом этапе производства деталей. Особое
внимание необходимо уделять контролю первых этапов изготовления дета-
лей: формирование макро- и микроструктуры металлического 3D-объекта.
Поэтому применение технологии сплавления металлических порошков
электронно-лучевой пушкой EBM (Electron Beam Melting) для получения
деталей конструкций или заготовок является актуальным направлением для
производственных процессов.
Цель магистерской диссертации – на основе доступных литературных
источников оценить развитие технологий ЕВМ на европейском и россий-
ском производстве. Исследовать качество и структуру готового металличе-
ского 3D-объекта из порошка сплава ВТ6, полученного методом ЕВМ.
В результате выполнения работы решались следующие задачи:
1. Провести анализ литературных данных по применению метода
ЕВМ в различных отраслях промышленности и выявить его особенности.
2. Провести анализ оборудования и используемых металлических
порошков.
3. Ознакомится с принципом работы установки ЕВМ, разработанной
в Научно-образовательном центре «Современные производственные техно-
логии» ИФВТ ТПУ.
4. Обучиться работе на роботизированном ультразвуковом дефекто-
скопе марки «Kuka», разработанного учеными ИНК ТПУ.
5. Провести экспериментальные исследования качества и микро-
структуры металлического 3D-объекта из порошка сплава ВТ6, полученного
методом ЕВМ.
Металлический 3D-объект изготавливали в Научно-образовательном
центре «Современные производственные технологии» ИФВТ ТПУ. Экспе-
риментальные металлографические исследования проводились в научно-
исследовательской лаборатории МИМАМ. Исследование качества металли-
ческого 3D-объектов проводили в Центре сопровождения НИОКР.
Обзор литературы

1. Электронно-лучевая плавка (EBM) [электронный ресурс]режим
доступа: http://3dtoday.ru/wiki/EBM_print/
2. O. L. A. Harrysson, O. Cansizoglu, D. J. Marcellin-Little, D. R. Cormi-
er, and H. A. West II, Direct Metal Fabrication of Titanium Implants with Tai-
lored Materials and Mechanical Properties Using Electron Beam Melting Tech-
nology, Mater. Sci & Eng., C, 28 [3], 366-373 (2008).
3. S. Collins, Laser and Electron Beam Powder Bed Fusion, in Measure-
ment Science Roadmap for Metal-Based Additive Manufacturing// NIST (2013), /
Электрон.дан.–2013.–Заглавие с экрана. – Режимдоступа:
htpp://www.nist.gov/el/isd/upload/NISTAdd_Mfg_Report_FINAL-2.pdf
4. Additive Manufacturing Study Shows Cuts in Material Consumption
and Reduced CO2 Emissions. // Powder Metall Rev. / Электрон. дан. – 2013. –
Заглавиесэкрана.–Режимдоступа:
htpp://www.ipmd.net/articles/002490.html.
5. Энциклопедия 3Д-печати. – Режим доступа: htpp://3dtoday.ru/wiki/
6. Слайсер Slic3r // Slic3r. URL: http://slic3r.org/.
7. М.А.Зленко, А.А. Попович, И.Н., Мутылина. Аддитивные техно-
логии в машиностроении. Издательство политехнического университета,
Санкт- Петербург, 2013.
8. СлайсерCura//Ultimaker.URL:
htpps://ultimaker.com/en/products/curasoftware
9. СлайсерSimplify3D//Simplify3D.URL:
https://www.simplify3d.com/software/.
10. Слайсер CraftWare//CraftUnique.URL:
https://www.craftunique.com/craftware
11. Аналитический отчет DISCOVERY RESEARCH GROUP «Рынок
3D-принтеров в России»
12. Цветкова Т.М., Исследование рынка аддитивного производства в
России, Москва, издательство Финансовый университет
13. Electron Beam Melting (EBM) for Titanium Implant Production.
//http://www.medicalmodeling.com/solutions-for-engineers/electron-beam-
melting-ebm-fortitanium-implant-production
14. Металлы для 3D-печати [Электронный ресурс] Режим доступа:
http://3d.globatek.ru/3d_printing_materials/metal/
15. Дорошенко В.А. Цифровые технологии и литье под низким давле-
нием деталей из алюминиевых и магниевых сплавов // Литейное производ-
ство. – 2009. – № 8. – С. 16-18.
16. Hohmann M., Brooks G., Spiegelhauer C. Production methods and ap-
plications for high-quaIity metaI powders and sprayformed products. Produk-
tionsmethoden und Anwendungen fur qualitativ hochwertige Metallpulver und
spruhkompaktierte Halbzeuge. Stahl und Eisen. – 2005.
17. Федотов А.В. Новые технологии порошковой металлургии // Ма-
териалы в машиностроении. – 2012. – № 1 (76). – С. 53-56.
18. Additive Manufacturing Study Shows Cuts in Material Consumption
and Reduced CO2 Emissions. // Powder Metall Rev. / Электрон. дан. – 2013. –
Заглавие с экрана. – Режим доступа: htpp://www.ipmd.net/articles/002490.html
19. Techel A. et al., Laser Additive Manufacturing of Turbine Components,
Precisely and Repeatable. Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology
(IWS), интернет-издание Laser Institute of America. Доспуп свобод.
http://www.lia.org/blog/category/laser-insights2/laser-additive-manufacturing/
20. Wohlers Report 2012. Additive Manufacturing and 3D Printing State of
the Industry Annual Worldwide Progress Report, ISBN 0-9754429-8-8, 286 p,
2012.
21. Колачев Б. А. Механические свойства титана и его сплавов / Б. А.
Колачев, В. А. Ливанов, А. А. Буханова. М.: Металлургия, 1974. 544 с.
22. Полуфабрикаты из титановых сплавов; под ред. Б. А. Колачева.
М.: ОНТИ ВИЛС, 1996. 581 с.
23. Колчин А.Ф., Стрекалов А.Ф., Сумароков СВ. Управление жиз-
ненным циклом продукции. М.: Анахарсис, 2002. -303 с: ил.
24. Коротин А.И., Лазарев А.Л., Плаксин А.А., Шмыров С.Ф. Основы
ультразвуковой дефектоскопии металлических конструкции: учебное посо-
бие. – Саранск, 2008. – 60 с.
25. Bulavinov A. Industrial application of real-time 3D imaging by Sam-
plingPhasedArray.[Электронныйресурс].–Режимдоступа:-
http://www.ndt.net/article/ecndt2010/reports/1_03_22.pdf, свободный – Загл. с
экрана. – Яз. англ. Дата обращения 13.05.15г
26. Капранов Б.И. Коротком М.М. Акустические методы контроля и
диагностики. Часть 1. – Томск: ТПУ, 2008. с. 186
27. Данилов В.Н., Самокрутов А.А., Люткевич А.М. / Контроль. Диа-
гностика. 2003. №7. .29-36.
28. Матвиенко К.Г., Помишин Е.К. / Рентгеновская компьютерная то-
мография. 2016.
29. Степанова Е.Ю. Аддитивные технологии как прорывные иннова-
ции ресурсосбережения 21 века // Энерго- и ресурсосбережение – XXI век:
X III Международный. Науч.- практ. Интернет-конференция, 15 марта – 30
июня 2015. Орел. Госуниверситет – УНПК, 2015. С. 124-128.
30. Новые производственные технологии: публичный аналитический
доклад [Электронный ресурс] / И.Г. Дежина [и др.]: Сколково: Сколковский
ИНиТ,2015.203с.Режимдоступа:
htpp://isicad.ru/ru/pdf/ReportSkolkovo2014.pdf.
31. Степанова Е.Ю. Влияние аддитивных технологий на экономику
наукоемких отраслей промышленности: роль многоуровневых интегриро-
ванных компаний // Экономические и гуманитарные науки, 2016. №1 (288).
С. 54-64.
32. Зленко М.А., Попович А.А., Мутылина И.Н. Аддитивные техноло-
гии в машиностроении. СПБ. издательство Политех, 2013. 222с.
33. http://inosmi.ru/world/20131013/213824981.html?id=213833495
[Электронный ресурс]
34. Степанова Е.Ю., Барсуков Г.В., Збинякова Е.А. 3D-инновации в
автомобильной промышленности // Вестник Брянского государственного
технического университета. 2016.
35. Cтепанова Е.Ю., Поландова Л.И. Высокие технологии в инноваци-
онной экономике // Известия Орловского государственного технического
университета. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и техно-
логии. 2007. 3/267(533). С. 156-167.
36. Степанова Е.Ю. Наукоемкие отрасли и высокие технологии – ос-
нова технологической безопасности и независимости страны // Фундамен-
тальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2014. №2 (304).
С.122-132.
37. David L. Bourella, Joseph J. Beaman, Jr.a, Ming C. Leub and David W.
Rosenc. A Brief History of Additive Manufacturing and the 2009 Roadmap for
Additive Manufacturing: Looking Back and Looking Ahead. RapidTech 2009,
www.rapidtech.itu.edu.tr.
38. Gilman P.P., Benjamin J.S. Mechanical alloying // Ann. Rev. Materials
Sci. – 1933. – Vol. 13. – P. 279-330.
39. Techel A. et al. Laser Additive Manufacturing of Turbine Components,
Precisely and Repeatable. Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology
(IWS), интернет-издание Laser Institute of America. Доспуп свобод.:
http://www.lia.org/blog/category/laser-insights-2/laser-additive-manufacturing
40. ГОСТ 19807-91 Титан и сплавы титановые деформируемые. Мар-
ки
41. Boulos M. Plasma power can make better powders. Metal Powder Re-
port. 2004. – Vol. 59. – Issue 5. – P. 16-21.
42. Егоров Ю.П., Лозинский Ю.М., Роот Р.В., Утьев О.М., Хворова
И.А. Сборник методических указаний. – Томск, Издательство Томского по-
литехнического университета, 2010. – 47 с.
43. Бориков В. Н., Зыков В.М., Вавилов В.П., Чахлов С.В., Седнев
Д.А., Рычков М.М. Перспективные технологии неразрушающего контроля
для предприятий ОПК. – Томск, Издательство Томского политехнического
университета, 2010. – 47 с.
44. Методическое пособие по изучению дисциплины «Электронно-
лучевые и лазерные аддитивные технологии» для студентов заочной формы
обучения/ Кушнарев Ю.В. – Томск, Издательство Томского политехниче-
ского университета, 2016. – 30 с.
45. Актершев С.П., Термокапиллярный эффект и периодические
структуры на поверхности нагреваемой пленки вязкой жидкости. – Новоси-
бирск, Издательство – Институт теплофизики имени С.С. Кутателадзе, СО
РАН.
46. Бойко, Н.И. Ресурсосберегающие технологии повышения качества
поверхностных слоев деталей машин / Н.И. Бойко. – М.: Маршрут, 2006. –
200 с.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям



    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Исследование строения и ультразвуковой контроль металлических объектов»

    Последние выполненные заказы

    Перспективы внешнеэкономического сотрудничества России и КНР
    Спасибо огромное за написанную работу. Все быстро и качественно. Рекомендую а...
    Новое задание по менеджменту организации
    Самый лучший эксперт! Работа выполнена на высшем уровне и раньше срока! Заказ...
    Методика оценки эффективности деятельности телекоммуникационной компании с учетом отраслевой специфики
    Автора рекомендую! Работа сделана качественно, учтены все пожелания. Работа б...
    Реализация государственной культурной политики в Иркутской области
    Очень довольна работой автора. Магистрская работа выполнена отлично.
    Новое задание по менеджменту организации
    Работа выполнена в срок. Все сделано идеально. Обращаюсь не в первый раз к эт...
    Особенности формирования финансовой отчётности в соответствии с международными стандартами финансовой отче
    Довольна работой автора

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Кормчий В.
    4.3 (248 отзывов)
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    Специализация: диссертации; дипломные и курсовые работы; научные статьи.
    #Кандидатские #Магистерские
    335 Выполненных работ
    Татьяна М. кандидат наук
    5 (285 отзывов)
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    Специализируюсь на правовых дипломных работах, магистерских и кандидатских диссертациях
    #Кандидатские #Магистерские
    495 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету