ОЦІНКА ВПЛИВУ ВМІСТУ АКТИВНИХ ГАЗІВ У ПОРОШКУ НА МЕХАНІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ, ОТРИМАНИХ МЕТОДОМ ПЛАЗМОВИХ АДИТИВНИХ ТЕХНОЛОГІЙ
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2024-4-5Ключові слова:
адитивні технології, плазмове наплавлення, механічні властивості, авіаційні двигуни, вирощування.Анотація
Мета роботи. Аналіз впливу якості порошку (вміст активних газів) на рівень механічних властивостей заготовок, отриманих методом плазмових адитивних технологій.
Методи дослідження. Хімічний склад порошків визначали у відповідності за нормативними документами: ГОСТ 17745, ОСТ 1 90134, ОСТ 1 90136, ОСТ 1 90137, ОСТ 1 90138.
Наявність неметалевих включень і забруднень в порошках визначали шляхом зовнішнього огляду.
Для кількісної оцінки кисню у порошках використовували метод вакуумної екстракції у відповідності із ДСТУ ISO 4491-4:2016. Газоаналізатор кисню і азоту TC 500 (фірма LECO). Перед завантаженням у дозатор установки усі порошки пройшли операцію просушування у печі (температура – 250ºС, впродовж 1 години).
Зразки (розмір 130×70×14 мм) були виготовлені адитивним вирощуванням методом плазмової порошкової наплавки (МПН) на спеціалізованій роботизованій установці STARWELD 190H.
Хімічний склад вирощених зразків визначали спектральним методом з використанням оптико-емісійного спектрометру SPECTROMAX за стандартними методиками у відповідності з ГОСТ19863.1-19863.12.
Вміст азоту та кисню у наплавленому металі визначали у відповідності TC 500 (фирма LECO).
Мікроструктурний аналіз проводився на шліфах у повздовжньому та поперечному напрямах до та після термообробки, після травлення у реактиві для електротравлення жароміцних сплавів (Н3РО4 – 800мл+CrО3 – 100мл).
Механічні властивості сплаву визначали на стандартних циліндричних зразках по ГОСТ 1497-84, ГОСТ 1497-84, ГОСТ 10145-81.
Отримані результати. Хімічний склад наплавленого металу задається хімічним складом порошку. Вміст кисню та азоту у наплавленому металі задається вмістом кисню та азоту у самому порошку, а також захистом при наплавленні зварювальної ванни аргоном. Встановлено, що в сплаві ЭП-648ВИ при вмісті у порошку з азоту у кількості [N] ≥ 0,03 ваг. %, або кисню у [О] ≥ 0,02 ваг. % в наплавленому металі при температурі 1100°С фіксується значне зниження його деформаційної здатності (ε ≤ 3,8 %), що під вливом термічних напруг призводить до появи гарячих тріщин, а як наслідок у поздовжньому напрямі ми бачимо значне падіння міцності та пластичності.
Наукова новизна. Встановлено вплив якості порошку сплаву ЕП-648ВИ на властивості заготовок, отриманих за адитивними технологіями.
Практична цінність. Встановлений в роботі негативний вплив вмісту активних газів на механічні властивості вирощених заготовок дозволить на стадії вхідного контролю відсіяти порошок з неприпустимім вмістом активних газів ([N] ≥ 0,03 ваг. %, або кисню у [О] ≥ 0,02 ваг. % ).
Посилання
Sames et al. (2016). The metallurgy and processing science of metal additive manufacturing. International Materials Reviews, 61, 315–360.
Kou, S., Hoboken N.J. (2003). Welding metallurgy. 2nd ed. Wiley-Interscience publication, 466.
McLean, M. (1983) Directionally solidified materials for high temperature service. London. The Metals Society, 337.
Kurz et al. (1994). Rapid solidification processing and microstructure formation. Materials Science and Engineering, 46–51, 179–180.
Luo, X., Li, J.and Li, G.J. (2015). Effect of NiCrBSi content on microstructural evolution, cracking susceptibility and wear behaviors of laser cladding WC/Ni- NiCrBSi composite coatings. J. Alloys Compd., 626, 102–111.
Zeng, C., Tian, W., Liao, W.H. and Hua, L. (2016). Microstructure and porosity evaluation in laser-cladding deposited Ni-based coatings. Surface and Coat-ings Technology, 294, 122–130.
Chen, Y., Zhang, Q., Chen, Z., Wang, L., Yao, J. and Kovalenko, V. (2019). Study on the element segregation and Laves phase formation in the carbon nanotubes reinforced IN718 superalloy by laser cladding. Powder Technol., 355, 163–171.
Kakinuma, Y., Mori, M., Oda, Y., Mori, T., Kashihara, M., Hansel, A. and Fujishima, M. (2016). Influence of metal powder characteristics on product quality with directed energy deposition of Inconel 625. CIRP Ann. Manuf. Technol., 65, 1, 209–212.
Bürgel, R. (2011). Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik: Grundlagen, Werkstoff-beanspruchungen, Hochtemperatur-legierungen und beschichtungen. 4th ed. Wiesbaden. Vieweg+Teubner. Handbuch, 182.
Chygileichyk, S., Petryk, І.А., Ovchinnikov, О.V., Кirilaha, S.V. (2022). Experience in implementing additive technologies during repair of GTE parts from alloy EP 648 VI (KHN50VMTYUB-VI) under conditions of serial production. Aerospace Technic and Technology, 1(177), 57–64.
Balushok, K., Chygileichyk, S., Petryk, I., Sakhno, S., Kulykovskyi, R. (2024). Developing technology of directed energy deposition of workpieces of parts of aircraft engines from heat-resistant nickel alloys by means of using layer-by-layer microplasma surfacing method. Mechanics and Advanced Technologies, 8, 2, 121–129.
Yuschenko, K.A, Yarovytsyn, O.V. (2014). Influence of active gas content and disperse filler continuity on the process of bead formation in microplasma powder surfacing of nickel superallos. Autom. Welding, 6-7, 119–127.
Yuschenko, K.A., Yarovytsyn, O.V., Khruschov, H.D., Petryk, I.A., Chyhileychik, S.L. (2022). Research and optimization of HPT blades of the D-18T aircraft gas turbine engine by micro-plazma powder welding. Aerospace Technic and Technology, 28, 3–11, 3–16.
Yarovytsyn, O.V., Khuschchov, Н.D., Chyhileychik, S.L. (Jan. 2019) Estimation to optimize energy spent on a single welding pool creation in micro-plasma powder deposition process of JS32 nickel superalloy HPT blade`s bandage shelve. International Journal of Mechanical and Production Engineering, 7, 1, 5 - IJMPE-IRAJ-DOI-14928.
Yarovytsyn, O. V. (2015). Energy approach in analysisof microplasma powder surfacing modes. Autom. Welding, 5–6, 18–25.
Yuschenko, K.A., Yarovytsyn, O.V., Khruschov, H.D., Petryk, I.A., Chyhileychik, S.L. (23-26 May 2017) . Understanding the impact of oxygen and nitrogen content in metal powder on microplasma multilayers deposition of aircraft GTE blade edges. Рroceedings of 9th International conference of young scientist on welding and related technologies. PWI NAS of Ukraine, 257–261.
##submission.downloads##
Опубліковано
Версії
- 2025-02-03 (2)
- 2025-01-29 (1)
Номер
Розділ
Ліцензія
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
