Управлять свойствами материала в процессе наплавки научились в НГТУ НЭТИ | Новости науки

Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ придумали метод эмпирического регулирования технологии послойного создания металлических деталей. Для этого они использовали электрическую дугу в качестве источника нагрева.

Такой способ позволит управлять химическим составом материала в процессе наплавки и подбирать необходимые свойства — от прочности до коррозионной стойкости, сообщили в пресс-службе вуза.

Функционально-градиентные материалы представляют собой класс конструкционных материалов с изменяющимся составом и свойствами. Это может обеспечить сочетание прочности, коррозионной стойкости, износостойкости и других свойств в пределах одного изделия, что необходимо в современном легком и тяжелом машиностроении, энергетике и медицине — в том числе для изготовления протезов. 

В последние годы активно развиваются аддитивные технологии, в частности дуговое аддитивное производство (Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM). Особый интерес вызывает использование двойной подачи проволоки, позволяющей формировать многокомпонентные и градиентные структуры.

Как рассказал руководитель молодежной лаборатории реверс-инжиниринга и прототипирования НГТУ НЭТИ Алексей Алимов, для определения оптимальных параметров наплавки был выбран экспериментальный подход. 

«Для первой пробной наплавки были выбраны образцы проволоки нержавеющей аустенитной стали ER308LSi и стали ER70S-6, при этом проволока вводилась вручную. В результате наплавки был получен однородный по внешнему виду валик, состоящий из слоев разнородных сталей с переходным слоем между ними», — объяснил Алексей Алимов.

В дальнейшем ученые планируют ряд экспериментов, которые позволят выбрать оптимальный режим наплавки. Первым критерием отбора будет являться отсутствие дефектов в наплавленных слоях. Для образцов, полученных по выбранным таким образом режимам, будут проводиться микроструктурные исследования, в том числе исследования формирующегося переходного слоя.

«Мы сможем прогнозировать состав материала в ходе наплавки и за счет регулирования параметров наплавления — предвидеть и ликвидировать возможные дефекты. В будущем метод эмпирического регулирования технологии послойного создания металлических деталей позволит делать наплавку из двух, трех и даже четырех проволок», — отметил Алексей Алимов.

Ранее НГТУ НЭТИ совместно с Институтом гидродинамики имени М. А. Лаврентьева СО РАН добились соединения разнородных материалов особым методом. Совместить «недружественные» ранее сплавы удалось с помощью технологии, основанной на высокоскоростном соударении. Для ускорения заготовок до нескольких сотен метров в секунду ученые использовали сильное электромагнитное поле.