ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 25 № 4 2023 216 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Влияние высокоэнергетического воздействия при плазменной резке на структуру и свойства поверхностных слоёв алюминиевых и титановых сплавов Валерий Рубцов 1, a, *, Александр Панфилов 1, b, Евгений Княжев 1, c, Александра Николаева1, d, Андрей Черемнов 1, e, Анастасия Гусарова 1, f, Владимир Белобородов 1, g, Андрей Чумаевский 1, h, Артём Гриненко 2, i, Евгений Колубаев 1, k 1 Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, г. Томск, 634055, Россия 2 ООО «ИТС-Сибирь», г. Красноярск, Северное шоссе, 16а, 660118, Россия а https://orcid.org/0000-0003-0348-1869, rvy@ispms.tsc.ru; b https://orcid.org/0000-0001-8648-0743, alexpl@ispms.ru; c https://orcid.org/0000-0002-1984-9720, clothoid@ispms.tsc.ru; d https://orcid.org/0000-0001-8708-8540, nikolaeva@ispms.tsc.ru; e https://orcid.org/0000-0003-2225-8232, amc@ispms.tsc.ru; f https://orcid.org/0000-0002-4208-7584, gusarova@ispms.ru; g https://orcid.org/0000-0003-4609-1617, vabel@ispms.tsc.ru; h https://orcid.org/0000-0002-1983-4385, tch7av@gmail.com; i https://orcid.org/0009-0002-9511-1303, giga2011@yandex.ru; k https://orcid.org/0000-0001-7288-3656, eak@ispms.tsc.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2023 Том 25 № 4 с. 216–231 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.4-216-231 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.791.14 История статьи: Поступила: 26 сентября 2023 Рецензирование: 11 октября 2023 Принята к печати: 18 октября 2023 Доступно онлайн: 15 декабря 2023 Ключевые слова: Плазменная резка Титановый сплав ВТ1-0 Макроструктура Алюминиевый сплав Д16АТ Алюминиевый сплав АМг5 Зона термического влияния Изменение механических свойств материала Фи нансирование Результаты получены при выполнении комплексного проекта «Создание производства высокотехнологичного оборудования адаптивной высокоточной плазменной резки цветных металлов больших толщин для металлургической, авиакосмической и транспортной отраслей РФ» (соглашение о предоставлении субсидии от 06.04.2022 № 075-11-2022-012), реализуемого ИФПМ СО РАН при финансовой поддержке Минобр науки России в рамках постановления Правительства РФ от 09.04.2010 № 218. Благодарности Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнауки № 13.ЦКП.21.0034). АННОТАЦИЯ Введение. Плазменная резка различных металлов и сплавов является одним из наиболее производительных процессов получения заготовок, особенно при использовании плазмотронов с обратной полярностью. Применение плазменной резки при получении заготовок больших толщин потенциально позволяет повысить производительность получения заготовок. В отечественной промышленности широко применяется оборудование для плазменной резки зарубежного производства, что ставит задачи по импортозамещению выпускаемых деталей и устройств соответствующими изделиями российских предприятий. По этой причине в настоящее время в Институте физики прочности и материаловедения совместно с предприятием «ИТС-Сибирь» ведется разработка оборудования плазменной резки на токах обратной полярности. При этом для установления особенностей влияния параметров и режимов процесса плазменной резки на структуру металла в зоне реза необходимо проведение сравнительных исследований на различных металлах и сплавах. Цель работы: выявление особенностей влияния высокоэнергетического воздействия на структуру и свойства поверхностных слоёв алюминиевых и титановых сплавов при плазменной резке с использованием плазмотрона, работающего на токах обратной полярности. Методами исследований являются оптическая металлография, измерение микротвердости и лазерная сканирующая микроскопия поверхности после плазменной резки. Результаты и обсуждение. Проведенные исследования показывают широкие возможности регулирования параметров процесса плазменной резки алюминиевых сплавов АМг5 и Д16АТ и титанового сплава ВТ1-0. Для использованных в работе сплавов имеются оптимальные значения параметров процесса, отклонения от которых приводят к различным нарушениям качества реза. Сплавы алюминия демонстрируют склонность к существенному разупрочнению в зоне резки, что связано с формированием крупнокристаллической структуры и больших некогерентных выделений вторичных фаз с одновременным обеднением твердого раствора легирующими элементами. Для титановых сплавов характерно проявление закалочных эффектов в зоне реза с повышением значений микротвердости. В поверхностных слоях, несмотря на применение азота в качестве защитного газа, также формируются окислы. Причем в ранее проведенной работе в сплаве ОТ4-1 не отмечается формирования оксидных пленок с высокой твердостью, в то время как в сплаве ВТ1-0 при резке в поверхностных слоях формируются окислы, резко повышающие значения микротвердости материала вплоть до величин порядка 15 ГПа. Такое положение может затруднять механическую обработку титановых сплавов после плазменной резки. Полученные результаты свидетельствуют о достаточно невысокой величине припуска на дальнейшую механическую обработку после плазменной резки алюминиевых и титановых сплавов. Для цитирования: Влияние высокоэнергетического воздействия при плазменной резке на структуру и свойства поверхностных слоёв алюминиевых и титановых сплавов / В.Е. Рубцов, А.О. Панфилов, Е.О. Княжев, А.В. Николаева, А.М. Черемнов, А.В. Гусарова, В.А. Белобородов, А.В. Чумаевский, А.В. Гриненко, Е.А. Колубаев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2023. – Т. 25, № 4. – С. 216–231. – DOI: 10.17212/1994-6309-2023-25.4-216-231. ______ *Адрес для переписки Рубцов Валерий Евгеньевич, ведущий научный сотрудник Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, пр. Академический, 2/4, 634055, г. Томск, Россия Тел.: +7 (382) 228-68-63, e-mail: rvy@ispms.ru
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1