Ученые Самарского политеха исследуют 3D-печать методом электродугового наплавления

Научный коллектив центра литейных технологий Самарского государственного технического университета разрабатывает технологию производства высококачественных заготовок из алюминиевых сплавов.

Ученые Самарского политеха исследуют 3D-печать методом электродугового наплавления

Работы ведутся командой, возглавляемый деканом факультета машиностроения, металлургии и транспорта Константином Никитиным, сообщает пресс-служба СамГТУ. Для изготовления деталей сложной конфигурации все большее внимание уделяется технологиям аддитивного производства. При использовании металлических порошков применяются методы, основанные на использовании лазеров в качестве источников энергии — селективное лазерное спекание (DMLS) и селективное лазерное сплавление (SLM). К основным недостаткам этих технологий относятся высокая стоимость расходных материалов и невысокая производительность, поэтому для массового производства больше подходит 3D-печать методом электродугового наплавления с применением присадочных материалов в виде проволоки.

«Способ послойной электродуговой наплавки заключается в том, что металлическая проволока расплавляется под действием электрической дуги и, касаясь металлической подложки или предыдущего затвердевшего слоя, застывает с высокими скоростями охлаждения. За счет этого в структуре наплавляемой заготовки формируется микродисперсная литая структура, что должно обеспечивать повышенные механические и эксплуатационные свойства будущего изделия. Однако, на практике в наплавляемых слоях зачастую формируются дефекты в виде газовых и усадочных пор, несплавления слоев. Наличие градиентных параметров (температура дуги, интенсивность теплоотвода, скорость охлаждения) может вызывать еще и искажение геометрии наплавляемой заготовки, и здесь решающее значение имеют правильно подобранные режимы процесса наплавки: в синергетическом режиме работы качество наплавленных заготовок обеспечивается током дуги», — рассказал Константин Никитин.

В настоящее время ученые выполняют эксперименты по созданию заготовок из алюминиево-кремниевой присадочной проволоки.

«Сегодня одно из наших перспективных направлений — разработка технологии получения с помощью метода послойной электродуговой наплавки протяженных (крупногабаритных в одном измерении) заготовок на основе алюминиевых сплавов. Мы определили оптимальную силу тока сварочной дуги, при которой обеспечивается равномерное распределение содержание кремния в алюминиевой матрице по высоте наплавленного слоя, однородная микроструктура, плотность, микротвердость, и, как следствие, оптимальное сочетание предела прочности, относительного удлинения и предела текучести», — пояснил Константин Никитин.

В планах команды создание гибридной аддитивно-субтрактивной технологии изготовления деталей из алюминиево-кремниевых и алюминиево-магниевых сплавов. Исследования получили финансовую поддержку Министерства науки и высшего образования РФ, результаты опубликованы в журнале «Известия вузов. Цветная металлургия».