Для получения промышленных изделий часто применяют аддитивные технологии, которые основаны на синтезе различных материалов. К их качеству сегодня предъявляют высокие требования. Исследователи из Пермского Политеха предложили технологию создания нержавеющей стали, которая повысит ее прочность и сохранит важные механические характеристики.
Результаты работы ученые опубликовали в журнале Metals. Исследование получило финансовую поддержку гранта Российского научного фонда и выполнено в рамках одного из стратегических проектов Пермского Политеха — «Гибридное аддитивное производство».
— В машиностроении, энергетике, нефтяной, химической и пищевой отраслях используют особый тип нержавеющей стали — аустенитную сталь. Ее уникальные свойства обеспечивает кристаллическая структура, которая формируется за счет добавления никеля, марганца и азота. Мы предложили способ, который позволит сделать промышленные изделия из этого материала более прочными, по сравнению с традиционными методами. Для этого мы использовали плазменную наплавку с помощью плавящегося электрода, дополнительно обрабатывая слои материала холодной проковкой, — рассказывает одна из разработчиков, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского Политеха, ведущий научный сотрудник Центра аддитивных технологий центра коллективного пользования, доктор технических наук, доцент Татьяна Ольшанская.
По словам ученых, гибридный процесс объединяет в себе дуговую наплавку с помощью плавящегося электрода и плазменную наплавку. Новый способ позволит обеспечить более высокую точность изготовления изделий, необходимую структуру и свойства. Использование двух источников нагрева поможет регулировать поступление тепла в изделие, повысить производительность и обеспечить высокое качество продукта.
— Структура материалов, созданных с помощью аддитивных технологий, может содержать дефекты. Это отрицательно влияет на прочность готового изделия, его стойкость к коррозии и износу. Чтобы улучшить механические характеристики, мы использовали холодную проковку, с помощью которой укрепили каждый слой наплавленного материала. Этот процесс мы реализовали на единой платформе с помощью станка с числовым программным управлением, — поясняет руководитель проекта, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского Политеха, доктор технических наук Дмитрий Трушников.
Исследователи сравнили образцы, полученные при наплавке с помощью с холодной проковки и без нее. В обоих случаях их характеристики превысили показатели материалов, полученных по традиционным технологиям. Применение холодной проковки позволило повысить прочность стали, сохранив ее пластические характеристики на высоком уровне. Этого удалось добиться за счет того, что микроструктура стала более равномерной, считают ученые.
Результаты исследования внедряются на предприятиях аэрокосмической отрасли.
