У Пермi розробили нову технологiю виробництва металевих 3D-виробiв без дефектiв.

Стаття опублікована в журналі «Вісник ПНІПУ. Машинобудування, матеріалознавство». Дослідження проведено в рамках програми стратегічного академічного лідерства «Пріоритет 2030».

Дротяна дугова наплавка – це технологічний процес, коли вертикально діючий лазерний джерело подає збоку одну або кілька дротин, які плавляться і шар за шаром «вирощують» металеве виробництво. Технологія активно розвивається у всьому світі завдяки майже безвідходному використанню матеріалу та швидкості виробництва. При цьому для різних сплавів важливо підібрати коректні режими наплавки на 3D-принтері, інакше матеріал втрачає свої механічні властивості, стає менш міцним, неправильно формує шар – порушуються розміри і форма кінцевих деталей. Також великий ризик появи на поверхні мікропор, які призводять до виникнення та поширення тріщин.

Вчені Пермського Політеху розробили новий метод і вивчили, як потужність лазерного випромінювання і швидкість переміщення друкуючої головки 3D-принтера впливають на якість і форму отриманого металевого шару. На основі результатів експерти визначили попередні режими наплавки для нікель-хромових жароміцних сплавів (наприклад, Inconel 718). Вони відрізняються високою корозійною стійкістю і через складний хімічний склад вважаються важкооброблювальними. Їх застосовують в обладнанні, що працює при високих температурах або в хімічно агресивних середовищах.

«Ми розробили унікальний метод лазерної дротяної наплавки, який дозволяє друкувати заготовки з мінімальним припуском на подальшу механічну обробку. Нова технологія адитивного виготовлення використовує комбіноване лазерне джерело тепла з управлінням його розподілом в наплавлювальній області та перенесенням розплавленого металу в виріб. За допомогою цього обладнання ми виконали наплавку дев'яти одиничних зразків з нікелевого сплаву Inconel 718 і досліджували вплив різних факторів на їх ширину і висоту.

При збільшенні швидкості переміщення і зменшенні потужності лазерного випромінювання стабільність процесу погіршується, що призводить до формування дефектів. Також ми визначили оптимальні параметри попереднього режиму наплавки для адитивного лазерно-дротяного вирощування заготовок з нікелевих сплавів. Це допоможе підвищити міцнісні характеристики деталей», – коментує Дмитро Трушников, професор кафедри «Зварювальне виробництво, метрологія та технологія матеріалів» ПНІПУ, доктор технічних наук.

Метод лазерної дротяної наплавки в 3D-друку, розроблений вченими Пермського Політеху, дозволить створювати якісні металеві вироби для двигунобудівної галузі, зберігаючи механічні властивості матеріалу, задані розміри та геометрію деталей.