Разработка научных принципов и инновационных технологий на основе плазменных процессов для получения изделий с контролируемой адаптивной реакцией на внешние воздействия с целью применения в механообработке, функциональных узлах машин и агрегатов

Наряду с известными преимуществами и уникальным технологическим потенциалом аддитивных технологий (в частности, получившим широкое распространение в машиностроении процессом селективного лазерного плавления (СЛП), существуют серьезные проблемы и барьеры, которые необходимо преодолеть для более широкого применения процессов аддитивного производства (АП) при изготовлении ответственных сложнопрофильных изделий. Вопросы создания высокоэффективных технологий постобработки изделий, полученных АП, находятся в фокусе внимания ведущих научно-исследовательских коллективов и производственных компаний во всем мире. Для получения комплекса требуемых свойств в конечном изделии после технологических операций с использованием лазерных технологий АП всегда требуется выполнение дополнительной многоступенчатой постобработки, являющейся чрезвычайно трудоемкой стадией процесса аддитивного производства и которая в ряде случаев может занимать до 60 % времени. Применяемые сегодня в промышленности технологии финишной обработки изделий, полученных СЛП, главным образом направлены на формирование требуемого микрорельефа поверхностного слоя и снижение его исходной шероховатости. Принципиально новой задачей, решаемой в рамках Проекта 2025, является разработка комплексного подхода, методов и технологии финишной постобработки изделий АП из конструкционных сталей, титановых и алюминиевых сплавов, которые позволят не только формировать поверхностный слой изделий сложного профиля с требуемыми микроструктурой, топографией и шероховатостью поверхности, но и в зависимости от условий эксплуатации дорогостоящих изделий АП (уровня и характера воспринимаемых нагрузок) обеспечивать функционализацию поверхностного слоя – улучшение его механических, триботехнических и антикоррозионных свойств, его адаптацию к внешним нагрузкам. Решение указанной задачи будут способствовать развитию лазерных технологий АП и расширению их применения в промышленности за счет улучшения качества поверхностного слоя и повышения функциональных характеристик изделий. Научной новизной проекта является разрабатываемый комплексный подход к финишной постобработке изделий АП, базирующийся на следующих видах воздействий на поверхностный слой изделий: - химико-термическое упрочнение (катодное и анодное диффузионное насыщение) и полирование плазменно-электролитной обработкой для повышения механических свойств поверхностного слоя, минимизации поверхностных дефектов и шероховатости поверхности изделий; - микродуговое оксидирование посредством плазменно-электролитной обработки для формирования функциональных керамоподобных покрытий, обеспечивающих улучшение механических, триботехнических и антикоррозионных свойств изделий; - вакуумно-плазменная обработка предварительно полированного поверхностного слоя для формирования функциональных керамических (нитридных и боридных) и углеродных покрытий, обеспечивающих улучшение механических, триботехнических и антикоррозионных свойств изделий. Комплекс разрабатываемых в рамках проекта технологий имеет большой потенциал для использования предприятиями машиностроения и ОПК. Они способны обеспечить значительный экономический эффект за счет увеличения ресурса работы и эксплуатационной надежности ответственных изделий и при этом сравнительно просты в реализации. Использование разрабатываемых технологий на многих предприятиях может быть успешно встроено в существующий технологический цикл изготовления изделий без больших капитальных вложений на переоборудование и модернизацию производства.