«Морская нержавейка», или по-другому сталь 316LSi, широко используется в нефтеперерабатывающей, горнодобывающей, бумажно-целлюлозной и химической промышленности. Для изготовления 3D-изделий из этого материала необходимо проводить моделирование, которое требует наличия значительной базы экспериментальных исследований. Ученые Пермского Политеха изучили механические свойства «морской нержавейки». Это поможет максимально эффективно использовать ее в аддитивных технологиях за счет качественного прогнозирования результата.
Статья опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Сталь 316LSi обладает прочностью и устойчивостью к кислотам и высоким температурам, а также к коррозии в морской воде, за что и носит альтернативное название «морская нержавейка». Она сохраняет свойства при нагреве, легко варится и подвергается формованию. Ее используют в изготовлении резервуаров для химических веществ, теплообменников на нефтяных платформах, корпусов оборудований для выращивания драгоценных камней в искусственных условиях, ограждений на морских набережных и т.д.
Для эффективного прогнозирования результатов создания изделий из такой стали необходимо проводить численное моделирование, которое покажет, как деформируются и разрушаются 3D-элементы. Для этого нужна значительная база экспериментальных исследований. Ученые Пермского Политеха изучили механические свойства нержавеющей стали, полученной методом дуговой наплавки, при испытаниях на кручение и сдвиг образцов (наиболее частые виды деформаций). Объекты исследования вырезали в вертикальном и горизонтальном направлениях по отношению к плоскости слоев.
— Значения упругих и пластических характеристик стали 316LSi зависят от направления вырезки образцов из пластины. Мы установили, что наиболее заметное отличие механических свойств наблюдается в экспериментах на кручение. При нем разница в значениях свойств аддитивной стали 316LSi достигает 30%. В связи с этим такие испытания рекомендуется использовать для подбора оптимальных технологических параметров процесса дуговой наплавки. Это позволит снизить неоднородность при создании массивных изделий и сложных элементов конструкций, — комментирует Артем Ильиных, доцент кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, кандидат технических наук.
Исследование ученых ПНИПУ помогло определить стандартные свойства нержавеющей стали 316LSi. Полученные результаты испытаний востребованы при численном моделировании поведения наплавленных сложных элементов конструкций. Качественное моделирование позволяет снизить трату ресурсов на изготовление 3D-изделий.