Не пускай пузыри, DED!

Сегодня многие знакомы с технологией газопорошковой наплавки или осаждения энергии и порошкового материала DED. Данный процесс очень часто используется для ремонта или покрытия металлических деталей, таких как поврежденные лопатки турбин реактивных самолетов, деградировавшие поверхности пресс-форм. А ещё технология успешно справляется с созданием жаровых труб с каналами охлаждения, а также гибридным получением сложной продукции, например, совместно с фрезерным оборудованием с ЧПУ. DED широко используется в авиастроении, космонавтике, автопроме, кораблестроении, в медицине и в других отраслях. И при этом до сих пор умы ученых и производственников заняты проблемой образования пузырьков воздуха во время процесса наплавки, а именно в ванне расплава. Наличие таких пор негативно сказывается на долговечности изделий и их качественной производительности. А если изделия призваны решать важные вопросы в полетах, то поры могут опасным образом сказаться на безопасности всей миссии. Новое исследование под названием «Pore evolution mechanisms during directed energy deposition additive manufacturing» раскрывает причины образования пор во время DED.

Доктор Чиннапат Панвисавас из Лондонского университета Королевы Марии вместе с другими учеными, похоже, нашел причину возникновения пористости материалов, которую до сих пор не удалось объяснить. Исследователям удалось обнаружить пять процессов, которые приводят к образованию, движению и росту пузырьков или пор. Учеными были использованы данные от  рентгеновского аппарата с с мультифизическим моделированием.Исследование дало объяснения тому, как в материале образуются поры. Было обнаружено, что пузырьки из газораспыленного порошка попадают в ванну расплава, после чего они начинают мигрировать в поперечном или циркулярном направлении, в результате чего отдельные пузырьки объединяются вместе, образуя более крупные, или захватываются фронтами затвердевания. Пузырьки, значительно увеличившиеся в размерах, способны оставаться в ванне расплава гораздо более длительное время. Это связано с тем, что они выталкиваются на границу твердого и жидкого состояния вещества.

Кроме того, более крупные пузырьки не лопаются, поскольку этому препятствует сдвиговый поток на поверхности Марангони, который представляет собой движение жидкости по мере плавления и накопления материала. В конечном итоге это приводит к подъему больших пузырьков с поверхности ванны и образованию пор в материале, поскольку пузырьки попадают в дорожки при наплавке. Доктор Чиннапат Панвисавас заключил:

«Эти знания имеют решающее значение для раскрытия всего потенциала газопорошковой наплавки. Минимизируя пористость, мы можем улучшить механические свойства компонентов, что позволит с помощью DED-технологии производить более прочные, безопасные и надежные детали для различных отраслей промышленности».

Изучить исследование подробно можно по следующей ссылке.