В ПНИПУ запатентовали технологию 3D-печати металлами методом плазменного наплавления

Технология послойного плазменного наплавления присадочной проволоки позволяет изготавливать металлические изделия с высокой производительностью и качеством при относительно невысоких затратах. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета разработали новый вариант плазменного выращивания, повышающий стабильность работы и качество получаемых заготовок. 

Для получения ионизированного газа — плазмы — используется плазмотрон, формирующий высокотемпературный (20000–25000°С) электродуговой разряд в виде плазменной струи для плавления основного металла и присадочной проволоки. Перемещая плазмотрон по заданной траектории, например роботом, осуществляется послойное выращивание металлического изделия. Технологию можно применять и для восстановления изношенных деталей, и при изготовлении новых деталей с необходимыми свойствами рабочих поверхностей, такими как жаропрочность, износостойкость, коррозионная стойкость, сообщает пресс-служба ПНИПУ на портале «Научная Россия».

Существуют разные способы плазменного выращивания изделий, отличающиеся источниками питания и расположением электродов и плазмотронов относительно обрабатываемых поверхностей, но они не всегда позволяют получать качественные результаты. Например, при сложной траектории наплавления нарушается геометрия формируемого материала, появляются дефекты. В некоторых случаях нарушается формирование наплавляемых слоев из-за большого теплового воздействия.

Ученые Пермского политеха разработали способ сварки и наплавки, в котором металлическая проволока подается перпендикулярно к поверхности изделия, а ее нагрев осуществляется за счет протекающего тока и воздействия плазменной дуги, направленной под острым углом к поверхности. Используются два источника питания — для плазмотрона и для прохождения тока.

«Наш вариант обеспечивает высокую производительность процесса при минимальном проплавлении и перемешивании металлов, позволяет использовать электродную проволоку различного диаметра, широко регулировать толщину наплавленного слоя и накладывать швы по сложной траектории, что особенно важно при трехмерной наплавке заготовок любой формы. Также повысилась устойчивость всего процесса, разбрызгивание присадочного металла устранено», — рассказал заведующий кафедрой сварочного производства, метрологии и технологии материалов ПНИПУ, доктор технических наук Юрий Щицын.

Политехники проверили технологию на разных металлах, например наплавив стенки из алюминиевого сплава толщиной 11 мм. Анализ образцов показал, что металл после наплавления благоприятную структуру и не содержит внутренние дефекты. Сам процесс отличается высокой стабильностью и производительностью.

Разработка дает возможность создавать высококачественные наплавленные слои различной толщины и металлические заготовки разной конфигурации с высокими эксплуатационными показателями из высоколегированных сплавов и цветных металлов. Технологию планируется внедрить на машиностроительных предприятиях специального назначения.

Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030», на изобретение получен патент. 

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru