У ПНІПУ з'ясували, як стратегія наплавки впливає на структуру сталі.

Стаття опублікована у журналі «Вісник ПНІПУ. Машинобудування, матеріалознавство». Дослідження виконані за фінансової підтримки Міністерства освіти і науки Росії в рамках проекту «Наука та університети».

Мартенситно-старіючі сталі мають високу міцність і в'язкість, при цьому не втрачаючи пластичності. Ці характеристики забезпечують надійність і довговічність конструкцій, що особливо важливо в екстремальних умовах експлуатації авіаційної та космічної техніки.

Адитивний друк – перспективний інноваційний метод виробництва виробів, коли матеріал додається шар за шаром. Таким чином виготовляють як невеликі, так і великі деталі. Для отримання габаритних виробів використовується дугова наплавка, коли метал додається до поверхні виробу за допомогою електричної дуги. Переваги цього методу – висока швидкість (1-10 кг/год) і відносно недороге обладнання.

У процесі електродугової наплавки метали піддаються складному термічному впливу, що може суттєво вплинути на їх мікроструктуру та механічні характеристики. Вироби, отримані з використанням адитивних технологій, не повинні поступатися за міцністю виробам, виготовленим традиційними методами, такими як лиття, штампування та кування.

Виправити ситуацію може зміна методу нанесення шарів. Вчені Пермського Політеху використали особливі способи стратегії наплавки та перевірили, наскільки відрізняються їх хімічні та фазові складові.

«Для вивчення структури та механічних характеристик обробленого мартенситно-старіючого сплаву сталі ми надрукували заготовки у вигляді плоскої стінки розмірами 150×80 мм, звідки згодом вирізали зразки в поздовжньому та поперечному перетині. Для друку обрано метод СМТ – це процес, який дозволяє виробляти наплавку металу з мінімальним нагрівом», – розповідає Тетяна Ольшанська, професор кафедри зварювального виробництва, метрології та технології матеріалів ПНІПУ, доктор технічних наук.

«Порівняльний аналіз хімічних складів показав, що сталі, отримані методом СМТ (Cold Metal Transfer — холодний переніс металу) з різною стратегією наплавки, близькі за своїм хімічним складом. Аналіз кристалічної структури також продемонстрував приблизно однакову кількість структурних фаз у обох зразках», – пояснює Ілля Мосягін, аспірант кафедри зварювального виробництва, метрології та технології матеріалів ПНІПУ.

Дослідження вчених Пермського Політеху підтвердило, що при зміні стратегії наплавки мартенситно-старіючої сталі методом СМТ макро- та мікроструктура практично не відрізняються. Метод СМТ дозволяє досягти високої якості виробів, і його можна застосовувати на практиці в ракетній техніці, космонавтиці та авіаційній промисловості, де критично важливі міцність і надійність конструкцій.