В ПНИПУ придумали, как быстро и экономично получить детали из титанового сплава

Разработку предложила студентка Пермского Политеха Надежда Менлышева. Результаты опубликованы в сборнике «Современные проблемы машиностроения: труды XII Международной научно-технической конференции».

«Титан – один из наиболее «молодых» конструкционных материалов. Его называют «металлом века» и «металлом космической эры». Производство ни одного другого металла не получило в последнее время такого бурного развития. Это можно объяснить уникальным сочетанием физико-механических свойств титана и его значительных запасов в природе.

Но его характеристики зависят от структуры сплава, на которую влияют способы обработки материалов. Один из перспективных методов – аргонно-дуговая наплавка в защитной атмосфере, – рассказывает студентка четвертого курса механико-технологического факультета ПНИПУ Надежда Менлышева.

За основу разработчица взяла известный способ аргонно-дуговой наплавки, который применяют при восстановлении и ремонте конструкций из прочных материалов, например, сталей. Но, по словам студентки, структура, режимы и способы создания титановых сплавов недостаточно изучены. Ученые Пермского Политеха изготовили сплав с помощью наращивания материала – аддитивных технологий.

Они позволяют создавать детали с характеристиками, которые недоступны при других методах обработки. Изделия получают путем нанесения материала слоями с помощью 3D-принтера. Аддитивные технологии помогают сэкономить ресурсы, так как при формировании детали материал наращивают, а не удаляют из заготовки. 

«Изделия, полученные путем наплавки, могут заменить детали, которые изготавливают с помощью литья. Детали не нужно будет вытачивать из отлитого бруска, можно лишь наплавить контур, обработать его и получить практически готовое изделие. В частности, литье титана – это очень трудозатратный процесс, который требует специального оборудования, вакуумной обработки и подготовки сырья.

Технология позволит получать детали из многокомпонентных сплавов и цветных металлов, экономя расход материала. Этот способ позволит уменьшить цикл производства на несколько операций и повысить производительность», – поясняет разработчица. 
Она изучила строение образцов из титанового сплава ВТ 20 после наплавки при различных режимах.

Затем она выявила отличия в их структуре и описала, как меняется строение в зависимости от количества наплавленных слоев. Разработчица исследовала структуру в центре образца и по периферии, проверила наличие дефектов в зоне наплавленных слоев и на стыке подложки и наплавки.

Она также изучила твердость образцов, чтобы сравнить поведение сплава в обычном деформированном состоянии и в дополнительных слоях. Анализ данных помог ей выбрать наиболее эффективный режим наплавки. Разработчица уже получила образец, созданный с помощью аргонно-дуговой наплавки, с 30 слоями, и четыре образца с тремя слоями. Предполагается, что разработка найдет применение в авиастроительном и машиностроительном производстве и в ремонте деталей.

ПНИПУ

10 статей

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.

Показать больше