В ПНИПУ выяснили, как выбранная стратегия наплавки сказывается на структуре стали.

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

Мартенситно-стареющие стали характеризуются высокой прочностью и вязкостью, сохраняя при этом свою пластичность. Эти свойства обеспечивают надежность и долговечность конструкций, что особенно актуально в экстремальных условиях эксплуатации авиационной и космической техники.

Аддитивная печать представляет собой перспективный инновационный метод производства изделий, при котором материал добавляется по слоям. С помощью этого метода можно производить как мелкие, так и крупные детали. Для создания габаритных изделий используется дуговая наплавка, при которой металл добавляется к поверхности детали с помощью электрической дуги. Основные преимущества этого метода – высокая скорость (1-10 кг/ч) и сравнительно недорогое оборудование.

В процессе электродуговой наплавки металлы подвергаются сложному термическому воздействию, что может существенно повлиять на их микроструктуру и механические свойства. Изделия, созданные с использованием аддитивных технологий, должны соответствовать по прочности изделиям, полученным традиционными методами, такими как литье, штамповка и ковка.

Ситуацию может улучшить изменение методов нанесения слоев. Ученые Пермского Политеха применили специальные стратегии наплавки и исследовали, насколько различаются их химические и фазовые составы.

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

«Сравнительный анализ химических составов показал, что стали, полученные методом СМТ (Cold Metal Transfer — холодный перенос металла) с различными стратегиями наплавки, имеют схожий химический состав. Анализ кристаллической структуры также продемонстрировал примерно одинаковое количество структурных фаз в обоих образцах», – объясняет 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 различаются. Метод СМТ позволяет достигать высокого качества изделий и может быть применен на практике в ракетной технике, космонавтике и авиационной промышленности, где критически важны прочность и надежность конструкций.