КОМПЛЕКСНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ВПЛИВУ БАГАТОФАЗНОГО ЗМІЦНЕННЯ НА ЗНОСОСТІЙКІСТЬ ТА КОРОЗІЙНУ СТІЙКІСТЬ КОНСТРУКЦІЙНИХ СТАЛЕЙ У МОРСЬКОМУ СЕРЕДОВИЩІ

Анотація

У статті представлено результати комплексного чисельного моделювання впливу багатофазного зміцнення на поведінку поверхневих шарів конструкційних сталей в умовах морської експлуатації. Модель об’єднує три етапи поверхневої обробки: лазерне гартування, електроіскрове легування та cold spray-напилення. У роботі реалізовано підхід до аналізу термомеханічної взаємодії між зміцненими шарами, а також враховано електрохімічну активність матеріалів у солоній воді. Результати моделювання показали, що товщина cold spray-покриття суттєво впливає на розподіл залишкових напружень, а міжфазна різниця електродного потенціалу може призводити до гальванічної корозії при перевищенні критичного порогу 0.35 В. Побудовані графіки і 3D-профілі дають змогу точно ідентифікувати зони ризику локального руйнування внаслідок перевантаження або корозії. Запропонований підхід дозволяє не лише прогнозувати механічну поведінку багатофазного покриття під впливом навантаження, але й враховувати корозійні ризики, що виникають внаслідок потенціальної несумісності матеріалів шарів. Моделювання проводилося у середовищі COMSOL Multiphysics із залученням мультифізичних модулів, що охоплюють теплопровідність, напружено-деформований стан та електрохімічні процеси. Такий інтегрований підхід дає змогу оптимізувати конструкцію покриття та технологічні параметри зміцнення з урахуванням реальних умов експлуатації, що особливо важливо для техніки подвійного призначення морської, оборонної та енергетичної. Отримані результати мають практичне значення для проєктування зміцнених конструкцій технічних систем і обладнання, зокрема корпусних елементів, вузлів підводних апаратів, турбін, гвинтових передач та інших деталей, що працюють в агресивних середовищах.