Оценка хладостойкости образцов из стали 09Г2С, полученных с использованием технологии 3D-печати электродуговой наплавкой на станке с ЧПУ
DOI:
https://doi.org/10.22213/2413-1172-2020-2-16-23Ключевые слова:
3D-печать, электродуговая наплавка, ударная вязкость, хладостойкость, вязкохрупкий переходАннотация
Приводятся результаты исследований образцов из стали 09Г2С при пониженных температурах, полученных с использованием технологии 3D-печати электродуговой наплавкой. Для сравнения приводятся данные исследований на образцах, полученных из проката.
Для достижения поставленной цели были изготовлены и испытаны образцы на ударный изгиб из стали 09Г2С. Образцы печатались с использованием технологии 3D-печати на станке с ЧПУ путем послойного нанесения наплавляемого материала из проволоки 09Г2С. Качество и стабильность структуры материала получаемых образцов обеспечивались за счет постоянной диагностики устойчивости динамической системы «источник питания – дуга – материал».
Основным диагностическим параметром, характеризующим степень устойчивости, был показатель фрактальной размерности аттрактора динамической системы.
Образцы для исследований вырезались в продольном и поперечном направлениих наплавки, аналогично изготавливались образцы из проката. Исследования полученных образцов проводились с использованием испытаний на ударный изгиб в широком диапазоне пониженных температур от –80 до +20 °C. Для выявления особенностей механизма разрушения и температуры вязкохрупкого перехода металлов проводились фрактографические исследования изломов образцов.
В ходе исследований установлено, что температура вязкохрупкого перехода стали 09Г2С, полученной с использованием технологии 3D-печати электродуговой наплавкой, составляет порядка –40 °С, что незначительно выше температуры вязкохрупкого перехода стали 09Г2С, полученной из листового проката с последующим отжигом –47 °С. Следует отметить, что образцы, вырезанные вдоль наплавки, имеют более высокие значения ударной вязкости и температуры вязкохрупкого перехода.
Для образцов, полученных электродуговой наплавкой, значения ударной вязкости не более чем на 20 % ниже, чем значения ударной вязкости образцов, полученных механической обработкой из листового проката во всем диапазоне исследуемых температур.
Приведенная технология электродуговой наплавки, управляемой компьютером, может быть использована как для изготовления сложных изделий, так и для ремонта. Используя сварочные материалы с низкой температурой вязкохрупкого перехода, в частности используя сталь 09Г2С, можно получить высокие эксплуатационные свойства изделия в короткие сроки даже в арктических условиях.Библиографические ссылки
Лаженцев В. Н. Социально-экономическое пространство и территориальное развитие Севера и Арктики России // Экономика региона. 2018. Т. 14, вып. 2. С. 353–365.
Экономическая безопасность Российской Арктики: особенности и проблемы обеспечения : монография / под науч. ред. В. С. Селина, Т. П. Скуфьиной, Е. П. Башмаковой, М. В. Ульченко. Апатиты : Изд-во КНЦ РАН, 2018. 103 с.
Malladi, Avinash and Sarma. SBS, 3D Metal Printing Technologies. The IUP Journal of Mechanical Engineering, 2017, vol. X, no. 1, pp. 48-54.
Kabaldin Y.G., Kolchin P.V., Shatagin D.A. Digital Twin for 3D Printing on CNC Machines. Russ. Engin. Res., 2019, no. 39, pp. 848-851. https://doi.org/10.3103/S1068798X19100101.
Анализ структуры и механических свойств сплава Co–Cr–Mo, полученного методом 3D-печати / Н. В. Казанцева, И. В. Ежов, Д. И. Давыдов, А. Г. Меркушев // Физика металлов и металловедение. 2019. № 120 (12). С. 1271–1278. https://doi.org/10.1134/
S0015323019120088.
Исследование прочности изделий, полученных методом 3D-печати / А. В. Балашов, А. О. Черданцев, Е. А. Новиковский, С. В. Ананьин, С. В. Белоплотов // Ползуновский вестник. 2016. № 2. С. 61–64.
Смирнова Е. А., Герман М. А., Фисенкова Д. В. Структура и свойства образцов из титанового сплава TI-6AL-4V, полученных при помощи 3D-технологии прямого нанесения металла // Сборник тезисов докладов XIV Междунар. молодежной науч. конф. «Гагаринские чтения – 2019» (Москва, 28 марта 2019 г.) / Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 2019. С. 924.
Анализ хладостойкости металлов с различным типом кристаллического строения / Ю. Г. Кабалдин, А. А. Хлыбов, М. С. Аносов, Д. А. Шатагин, Д. А. Ря-бов // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2019. Т. 22, № 3. С. 48–55. DOI: 10.22213/2413-1172-2019-3-48-55.
Чернов В. М., Кардашев Б. К., Мороз К. А. Хладноломкость и разрушение металлов с разными кристаллическими решетками // Дислокационные механизмы. Журнал технической физики. 2016. № 7. С. 57–64.
Орыщенко А. С., Малышевский В. А., Хлусова Е. И. Современные конструкционные стали для Арктики // Судостроение. 2013. № 3. С. 46–49.
Солнцев Ю. П., Ермаков Б. С., Слепцов О. И. Материалы для низких и криогенных температур : энциклопедический справочник. СПб. : Химиздат, 2008. 768 с. : ил. ISBN 978-5-93808-157-4.
Хладостойкость материалов и элементов конструкций: результаты и перспективы / В. П. Ларионов, В. Р. Кузьмин, О. И. Слепцов [и др.]. Новосибирск : Наука, 2005. 290 с.
Хлусова Е. И., Сыч О. В. Создание хладостойких конструкционных материалов для Арктики. История, опыт, современное состояние // Инновации. 2018. № 11 (241). С. 85–92.
Самохоцкий А. И., Парфеновская Н. Г. Технология термической обработки металлов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1976. 311 с.
Галимский А. И. Изучение возможностей термической обработки как фактора повышения хладостойкости конструкционных низколегированных сталей // Ползуновский альманах. 2014. № 2. С. 53–56.
