Пермские ученые сделали металлические детали прочнее
Заготовки из металлических материалов создают с помощью технологий, основанных на плавлении. Но из-за перегрева и непостоянной температуры в процессе работы они не обеспечивают нужного качества деталей. Существует еще один способ получения таких изделий — с помощью послойной плазменной металлизации. Сегодня он почти не изучен, но разработка технологии формирования материала таким способом решит проблему изготовления габаритных изделий (например, коленчатых валов, корпусов подшипника), и обеспечит высокую производительность процесса. Ученые ПНИПУ проработали на практике технологию аддитивного формирования стальных заготовок таким способом. Результаты исследования позволят получать промышленные детали без дефектов с высокими эксплуатационными характеристиками.
Исследование опубликовано в журнале «СТИН». Работа выполнена при финансовой поддержке Правительства Пермского края, испытания полученных образцов проведены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования России. Аддитивные технологии позволяют получать детали разнообразной формы с особыми свойствами. При таком способе материал слоями наносят на подложку или на часть готового изделия по цифровой модели. Это упрощает работу и сокращает затраты на производство.
Существует более 20 способов аддитивного производства металлических изделий. По большей части они основываются на технологиях плавления исходного материала. Чтобы получить заготовку с высокими характеристиками, нужно обеспечить необходимую структуру и свойства металла. Они определяются большим количеством характеристик: составом исходного материала, величиной зоны сплавления между слоями, скоростью нагрева/охлаждения и другими характеристиками. Например, постоянный подогрев формируемого изделия может мешать созданию необходимых размеров слоев и структуры, что приводит к дефектам детали.
В качестве источников нагрева в аддитивных технологиях в основном применяют электронный луч, лазер, электрические и плазменные дуги. Исходным сырьем для послойной наплавки могут быть проволоки и их комбинации. Существуют также технологии послойного формирования изделий без плавления наносимого материала. Например, спекание, диффузионное нанесение и другие. Но они трудоемки и применяются в специфических областях.
Качественного изделия при аддитивном формировании габаритных заготовок с помощью послойной плазменной металлизации в мире еще не получали, однако ученые ПНИПУ провели исследование и выяснили, что получить металлическую заготовку c минимальной дефектностью и заданными характеристиками таким способом возможно. Политехники провели опыты на основе комбинированной аддитивной технологии: холодного газодинамического напыления проволоки с последующим лазерным и плазменным переплавом.
Плазменную металлизацию можно выполнять с использованием одной, двух или нескольких проволок, они могут подаваться одновременно или последовательно. При этом появляется уникальная возможность управлять химическим составом, структурой и свойствами получаемых материалов. Чтобы получить качественную деталь, необходимо контролировать сразу несколько факторов: получить частицы однородного размера, обеспечить их качественное сцепление в слое и между ними, следить за минимальным выгоранием элементов и окислением поверхности, сформировать однородную структуру. Если все эти требования будут соблюдены, то в результате получатся детали с высокими характеристиками.
Ученые Пермского Политеха проводили исследования на жаростойкой и коррозионностойкой стали. Она широко применяется для изготовления конструкций в различных отраслях машиностроения. В качестве исходного материала для металлизации использовали проволоку. Ее плавление и распыление производили плазменной дугой. Однородность частиц заготовки и их равномерное распределение обеспечили с помощью управления газодинамическими процессами. Испытания полученных образцов на растяжение показали хорошие характеристики – предел прочности оказался близким к требованиям ГОСТ, а предел текучести – повышенным.
«Защита частиц от окисления поверхности при распылении позволяет получать материал со структурой, близкой литому, а также с высоким уровнем механических характеристик. Какие-либо дефекты и несплавления в формируемом металле при этом отсутствуют. Мы получили заготовки, которые хорошо обрабатывается резанием, например, токарной обработкой», – говорит кандидат технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов ПНИПУ Дмитрий Белинин.
Ученые ПНИПУ разработали способ получения качественных металлических изделий с повышенными эксплуатационными характеристиками. Разработка позволит применять технологии аддитивного производства изделий, состоящих из нескольких материалов и с производительностью до 10 килограммов в час.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно