В ПНИПУ определили, как стратегия наплавки влияет на структуру стали

❋ 4.3

В ракетной технике, космонавтике и авиационной промышленности для изготовления деталей используют мартенситно-стареющие стали — сплавы железа с высокой прочностью. Для упрощения изготовления все чаще применяется аддитивная 3D-печать. Этот способ значительно сокращает отходы и время производства. В процессе послойной наплавки металлы подвергаются сложному термическому воздействию, в результате которого материал может менять свои характеристики, что неблагоприятно скажется на готовом изделии. Ученые Пермского Политеха провели эксперимент и определили, насколько стратегия нанесения слоев в процессе 3D-печати влияет на химический состав и свойства мартенситно-стареющей стали.

ПНИПУ

# 3D-печать

# железо

# металлы

# наплавка

# прочность

# сталь

В Пермском Политехе определили, как стратегия наплавки влияет на структуру стали / © Ian Talmacs, unsplash

Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение». Исследования выполнены при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках проекта «Наука и университеты».

Мартенситно-стареющие стали обладают большой прочностью и вязкостью, при этом не теряя пластичности. Эти характеристики обеспечивают надежность и долговечность конструкций, что особенно важно в экстремальных условиях эксплуатации авиационной и космической техники.

Аддитивная печать – перспективный инновационный метод производства изделий, когда материал добавляется слой за слоем. Таким способом изготавливают как небольшие, так и крупные детали. Для получения габаритных изделий применяется дуговая наплавка, когда металл добавляется к поверхности изделия с помощью электрической дуги. Преимущества такого метода – высокая скорость (1-10 кг/ч) и относительно недорогое оборудование.

В процессе электродуговой наплавки металлы подвергаются сложному термическому воздействию, которое может оказать значительное влияние на их микроструктуру и механические характеристики. Изделия, которые получали с использованием аддитивных технологий, не должны уступать по прочности изделиям, полученным с помощью традиционных методов, таких как литье, штамповка и ковка.

Исправить ситуацию может изменение метода нанесения слоев. Ученые Пермского Политеха использовали особые способы стратегии наплавки и проверили, насколько отличаются их химические и фазовые составляющие.

Стенка №1, напечатанная на 3D-принтере / © Илья Мосягин, пресс-служба ПНИПУ

«Для изучения структуры и механических характеристик обработанного мартенситно-стареющего сплава стали мы напечатали заготовки в виде плоской стенки размерами 150×80 мм, откуда впоследствии вырезали образцы в продольном и поперечном сечении. Для печати выбран метод СМТ – это процесс, который позволяет производить наплавку металла с минимальным нагревом», – рассказывает Татьяна Ольшанская, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов ПНИПУ, доктор технических наук.

«Сравнительный анализ химических составов показал, что стали, которые получили методом СМТ (Cold Metal Transfer — холодный перенос металла) с различной стратегией наплавки, близки по своему химическому составу. Анализ кристаллической структуры также продемонстрировал примерно одинаковое количество структурных фаз в обоих образцах», – поясняет Илья Мосягин, аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов ПНИПУ.

Исследование ученых Пермского Политеха подтвердило, что при изменении стратегии наплавки мартенситно-стареющей стали методом СМТ макро- и микроструктура практически не отличаются. Метод СМТ позволяет добиться высокого качества изделий, и ее можно применять на практике в ракетной технике, космонавтике и авиационной промышленности, где критически важны прочность и надежность конструкций.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.