В наплавленном металле отсутствуют дефекты в виде пор, трещин, непроваров
Исследователям удалось на 10–30% повысить производительность процесса. Фото: Родион Нарудинов.
Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) и Уральского федерального университета (УрФУ) усовершенствовали промышленную 3D-печать металлических изделий с помощью порошковой проволоки, сообщает ТАСС.
«Из-за теплофизических особенностей порошковых проволок, а также в зависимости от их типа, состава и выбранного режима наплавки можно на 10–30 % повысить производительность процесса по сравнению с проволоками сплошного сечения. Также использование определенных компонентов в составе сердечника проволоки позволяет получить практически любой необходимый химический состав наплавляемого материала», — рассказал научный сотрудник лаборатории методов создания и проектирования систем «материал — технология — конструкция» ПНИПУ Глеб Пермяков.
Для изготовления крупных металлических деталей применяется технология проволочной наплавки. По словам ученых, в качестве исходного материала при этом используют металлическую проволоку, а в качестве источника энергии — электрическую дугу, которая расплавляет проволоку, пока роботизированная рука наносит материал слой за слоем в области 3D-печати. Для формирования объемных изделий применяют обычную сварочную проволоку, что ограничивает химический состав и свойства получаемых деталей. Исследователи выяснили, что устранить эти ограничения возможно, если применять так называемую порошковую проволоку, в состав которой входят металлические порошки и ферросплавы. Это дает возможность насыщать сплав различными добавками, а значит и разнообразить его свойства и применимость в промышленности.
Ученые из Перми и Екатеринбурга создали проволоку с порошковым сердечником, содержащим хром, марганец, никель, молибден, медь и азот. Подбор таких компонентов позволил увеличить прочность и пластичность получаемого материала. Кроме того, в наплавленном металле отсутствуют дефекты в виде пор, трещин, непроваров или шлаковых включений между слоями.
«По сравнению с существующими сплошными сварочными проволоками аустенитного класса, разработанный нами состав обладает на 20–30 % более высокими прочностными характеристиками, при этом сохраняются высокие показатели пластичности. Предел текучести экспериментального сплава более чем в два раза выше, чем у широко используемой стали. Во многом именно низкие значения предела текучести ограничивали применение известных марок аустенитных сталей для тяжелонагруженных конструкций», — отметил ассистент кафедры технологии сварочного производства УрФУ Алексей Смоленцев.
Создание бездефектных заготовок с помощью металлопорошковой проволоки и 3D-печати позволит изготавливать более прочные изделия для нужд промышленности. Статья с результатами работы ученых опубликована в журнале «Металлург». Исследование проводилось при финансовой поддержке Минобрнауки РФ, Российского фонда фундаментальных исследований и Фонда содействия инновациям в рамках программы «Умник».
Текст подготовлен по материалам ТАСС
Уральский федеральный университет — один из ведущих вузов России, расположен в Екатеринбурге. Участник проекта по созданию кампусов мирового уровня — части национального проекта «Наука и университеты», реализуемого Минобрнауки России. Университет — участник государственной программы поддержки российских вузов «Приоритет-2030», выступает инициатором создания и выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня «Передовые производственные технологии и материалы».