Assessment of Cold Resistance of 09G2S Steel Obtained Using 3D Printing Technology by Electric Arc Surfacing at a CNC Machine

Abstract

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.