• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
18.10.2023
ПНИПУ
293

Технология Пермского Политеха повысила эксплуатационные характеристики изделий, полученных при помощи 3D-печати

4.3

Развитие современной промышленности предъявляет все большие требования к уровню свойств материалов. Для изготовления изделий различного назначения, таких как силовые кронштейны, завихрители воздуха в автомобилях, все чаще применяют сплавы из высоколегированных сталей и специальных конструкционных сплавов. Применение слоистых материалов может повысить их эксплуатационные характеристики, однако, их получение обычно сложное и дорогое. 3D-наплавка – наиболее доступный и менее затратный способ получения слоистых металлических конструкций. Ученые Пермского Политеха предложили технологию изготовления изделий, когда кроме 3D-наплавки одновременно создается химический состав материала и его структуры. Исследование позволит формировать конечные свойства изделия, которые до этого были недостижимы.

Технология Пермского Политеха повысила эксплуатационные характеристики изделий, полученных при помощи 3D-печати
Технология Пермского Политеха повысила эксплуатационные характеристики изделий, полученных при помощи 3D-печати / © Getty images / Автор: Владимир Богданов

Статья с результатами опубликована в журнале Russian Engineering Research. Работа и эксперименты по наплавке выполнены в рамках гранта Российского научного фонда. Известные способы получения слоистых и композиционных металлических материалов имеют свои преимущества и недостатки. К общим недостаткам относятся высокая трудоемкость и стоимость получения изделий, использование дорогого и труднодоступного оборудования. Оптимальным методом получения таких материалов является аддитивное послойное выращивание с помощью проволочно-дуговой наплавки.

Для повышения механических характеристик стали в ее состав вводят дополнительные добавки, например, хром, титан, кремний, марганец, никель. Так получается легированная сталь, которая сочетает в себе различные свойства, например, стойкость к коррозии, прочность, пластичность. Политехники предлагают сформировать химический состав металлического изделия во время его 3D-выращивания из разных сталей.

Поперечные макрошлифы наплавленных стенок / © Пресс-служба ПНИПУ

Ученые провели эксперимент с двумя материалами – 307 Lsi и 30ХГСА, которые отличаются различной системой легирования, большим содержанием углерода и достаточным количеством хрома. Это повышает стойкость материала к коррозии, увеличивает его твердость и не дает металлу разрушаться при высоких температурах. Такие стали используются в разных отраслях промышленности, в том числе авиа и машиностроении.

Эксперимент заключался в наплавлении двух металлических стенок из выбранных материалов двумя разными методами. Первую стенку ученые получили путем двухдуговой наплавки, с равной пропорцией материалов. Одновременно два электрода из двух видов сталей наплавляли изделие при регулируемой подаче. Вторую стенку изготавливали с помощью однодуговой попеременной наплавки каждого из материалов, при равном соотношении.

«Для детального рассмотрения мы изучили структуру и свойства полученных образцов. На стенке, наплавленной при первом режиме, наблюдается монолитная однородная структура без ярко выраженных границ между материалами, на втором образце данная граница хорошо отслеживается. Средний химический состав образцов также значительно отличается», – поделился научный руководитель лаборатории методов создания и проектирования систем «материал-технология-конструкция» ПНИПУ, кандидат технических наук Сергей Неулыбин.

Наплавленные стенки / © Пресс-служба ПНИПУ

Чтобы определить, как различные технологии наплавки влияют на прочностные характеристики образцов, политехники провели механические испытания. Выяснено, что материал, наплавленный в двухдуговом варианте, обладает более высокой прочностью, чем образец, полученный послойной наплавкой. Прочность изделия на 25 процентов больше, чем у стандартных значений прочности для материала 30ХГСА.

Технология ученых позволит создавать металлические изделия 3D-способом с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Для машиностроительной промышленности предложенный метод поможет изготавливать детали из высоколегированных сталей со всеми необходимыми свойствами – высокая прочность, устойчивость к коррозии, пластичность, твердость. Исследование повысит технологический суверенитет страны в области цифровой промышленности.

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:02
Татьяна

Больше 10 лет Curiosity ищет свидетельства обитаемости Марсе. В его арсенале — инструменты для анализа горных пород и минералов, сформированных в эпохи, когда Красная планета была пригодна для органической жизни. И вот новое открытие: на пути к пику Шарп в ударном кратере Гейла марсоход впервые обнаружил кристаллы серы — необходимого строительного элемента белков.

Позавчера, 11:31
ПНИПУ

День металлурга в 2024 году россияне отмечают 21 июля. Ученые Пермского Политеха рассказали, какой металл самый распространенный, какой — не утонет в воде, где можно встретить титан, можно ли потрогать обедненный уран, что опаснее — вдохнуть или проглотить ртуть, есть ли ее безопасный аналог и какой элемент не существует в чистом виде.

10 часов назад
Александр Березин

Ровно 55 лет назад США высадили людей на Луне. Почему они, а не мы? Это объясняли и неспособностью создать достаточно мощные двигатели для советской лунной ракеты, и ошибками в проектировании ракеты, и нехваткой финансирования. Все эти версии объединяет одно: они резко противоречат документам. Из них складывается совершенно иная картина проигрыша. Так что же на самом деле погубило советскую лунную программу? И отчего последствия этого удара до сих пор так больно бьют по «Роскосмосу»?

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

16 июля
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

16 июля
Татьяна

Аппарат «Кассини», работавший на орбите Сатурна с 2004 по 2017 год, детально картировал его крупнейший спутник — Титан. Выяснилось, что ближе к полярным областям на поверхности есть моря и озера с жидкими углеводородами, куда впадают пополняемые атмосферными осадками реки. По мере изучения этой информации у исследователей возникло все больше вопросов. Каков состав жидкости и что определило очертания береговых линий? Воспользовавшись данными радарной съемки, американские ученые уточнили состав морей Кракена, Лигеи и Пунги и описали свойства их поверхностей.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно