ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 620.17
DOI: 10.18503/1995-2732-2023-21-2-47-53
Аннотация
Интенсивное развитие технологии аддитивного выращивания материалов, которые существенно отличаются от классических материалов по структуре и свойствам, требует изучения характера изменения информативных параметров структурной деградации данных групп сплавов для обеспечения их неразрушающего контроля при эксплуатации. В работе проведено исследование накопления структурных повреждений при усталостном нагружении стали 09Г2С, полученной на основе технологии WAAM с использованием комбинации неразрушающих методов контроля (физическая акустика, магнитный контроль, оптические исследования). В качестве информативных характеристик предложены такие показатели, как фрактальная размерность микроструктуры в рабочей зоне (DF), акустический параметр (D), а также коэрцитивная сила (Hc). Показано, что в процессе усталостного нагружения в отдельных зернах материала уже на начальном этапе нагружения наблюдается появление большого количества полос скольжения с последующим увеличением как их количества, так и толщины. Установлено, что полученные зависимости характеристик неразрушающего контроля имеют определенную корреляцию и отражают структурные изменения в материале. Так, в процессе усталостного нагружения на этапе до образования макротрещины наблюдается монотонное уменьшение показателя фрактальной размерности микроструктуры и акустического параметра, а также увеличение коэрцитивной силы. После образования макротрещины характер зависимости указанных характеристик изменяется и наблюдается незначительное увеличение акустического параметра и снижение коэрцитивной силы до начальных значений. Установленные зависимости информативных параметров неразрушающих методов контроля позволяют однозначно судить о стадии разрушения материала и его остаточном ресурсе и могут быть использованы для диагностики материалов в процессе их испытаний и при эксплуатации.
Ключевые слова
3D-печать, технология WAAM, усталостное нагружение, фрактальный анализ, неразрушающий контроль
Для цитирования
Неразрушающий контроль накопления усталостных повреждений в стали Св-09Г2С, полученной 3D-печатью электродуговой наплавкой / Аносов М.С., Рябов Д.А., Чернигин М.А., Соловьев А.А. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2023. Т. 21. №2. С. 47-53. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2023-21-2-47-53
1. Energy consumption model for additive-subtractive manufacturing processes with case study / Jackson M.A., Van Asten A., Morrow J.D. et al. // International Journal of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology. 2018, vol. 5(4), pp. 459-466. DOI: 10.1007/s40684-018-0049-y
2. Pinto-Lopera J.E., S.T. Motta J.M., Absi Alfaro S.C. Real-Time Measurement of Width and Height of Weld Beads in GMAW Processes // Sensors (Basel. Switzerland). 2016, vol. 16(9), pp. 1500. DOI: 10.3390/ s16091500
3. Review of Wire Arc Additive Manufacturing for 3D Metal Printing / Li J., Alkahari M.R., Rosli N.A. et al. // International Journal of Automation Technology. 2019, vol. 13, no. 3, pp. 346-353. DOI: 10.20965/ijat.2019. p0346
4. Терентьев В.Ф., Кораблева С.А. Усталость металлов / Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской акад. наук. М.: Наука, 2015. 484 с.
5. Леденёв В.В., Скрылёв В.И. Аварии, разрушения и повреждения. Причины, последствия и предупреждения: монография. Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВО «ТГТУ», 2017. 440 с.
6. Чернявский А.О. Развитие поверхностных систем трещин при механической нагрузке // Вестник ЮУрГУ. Серия: Математика. Механика. Физика. 2003. №4. С. 78-82.
7. Исследование влияния режимов 3D-печати на структуру и хладостойкость стали 08Г2С / Ю.Г. Кабалдин, М.С. Аносов, Д.А. Рябов и др. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №4. С. 64-70. DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-4-64-70
8. Fatigue life prediction of structural steel using acoustic birefringence and characteristics of persistent slip bands / Gonchar A.V., Kurashkin K.V., Klyushnikov V.A. et al. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 2021, vol. 45, no. 1, pp. 101-102. DOI: 10.1111/ ffe.13586
9. Разработка автоматизированной измерительной системы неразрушающего контроля для измерения параметров упругих волн в металлических материалах / А.А. Хлыбов, Ю.Г. Кабалдин, М.В. Желонкин и др. // Интеллектуальная электротехника. 2021. №4 (16). С. 101-114.
10. Гончар А.В., Мишакин В.В. Исследование процесса усталостного разрушения низкоуглеродистой стали 15ЮТА неразрушающими методами контроля // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. 2011. №3(90). С. 235-243. References