 |
Технология ученых Пермского Политеха повысила эксплуатационные характеристики изделий, полученных 3D печатью
Развитие современной промышленности предъявляет все большие требования к уровню свойств материалов. Для изготовления ответственных 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 ранее были недостижимы.
Статья с результатами опубликована в журнале «Russian Engineering Research», 2023 год. Работа и эксперименты по наплавке выполнены в рамках гранта Российского научного фонда № 21-79-00237.
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.
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.
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% 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.
Контактное лицо: Ксения Старкова (написать письмо автору)
Компания: ПНИПУ (все новости этой организации)
Добавлен: 20:44, 22.10.2023
Количество просмотров: 135
Страна: Россия
| Грибная перезагрузка: ученый Пермского Политеха рассказал, что меняется в лесу в конце лета, ПНИПУ, 11:07, 18.08.2026, Россия |
496 |
| Многие люди привыкли считать, что в августе лес продолжает давать те же грибы, что и в июле, только в больших количествах, но реальность гораздо сложнее. Ученый ПНИПУ рассказал, как меняется тихая охота в августе, почему сейчас так легко ошибиться и сорвать ядовитый двойник, и как правильно готовить августовские грибы. |
|
| Учёные ПНИПУ создали умные капсулы, которые удешевляют добычу нефти втрое, ПНИПУ, 17:05, 17.08.2026, Россия |
590 |
| Для добычи трудноизвлекаемой нефти используют специальный гель, чтобы создать трещины. После операции его нужно удалить, однако существующие средства срабатывают слишком рано или не выдерживают высоких температур. Учёные ПНИПУ создали новые капсулы для добычи, которые стоят в 3 раза дешевле аналогов. |
|
|
|
