OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 3 2022 7 TECHNOLOGY Введение В настоящее время во всем мире активно развиваются аддитивные технологии, которые находят все более широкое применение в промышленном производстве. Общий рост рынка аддитивных технологий ежегодно составляет более 20 %. Аддитивное производство основывается на новой эффективной концепции цифрового производства, при которой имеет место тесная связь всех этапов конструирования и производства изделия, обеспеченная наличием цифрового прототипа изделия и применением принципов сквозного проектирования. В качестве материалов для печати металлом используют порошки или проволочный материал. Использование порошков позволяет получить конечное изделие со сложной геометрией и высоким качеством поверхности, однако внедрение этих технологий сдерживается высокой стоимостью порошковых материалов и низкой производительностью. Использование в качестве исходного материала проволоки позволяет достичь высокой производительности процесса и существенной экономии по сравнению с порошковыми технологиями в связи с использованием более дешевого проволочного материала. Применение электронного пучка в аддитивных процессах направленного ввода энергии, так называемых Directed Energy Deposition (DED) технологиях, имеет ряд преимуществ, основными среди которых являются гибкость управления пространственно-энергетическими характеристиками теплового источника и наличие вакуумной защитной среды [1–5]. Такие технологии начали активно применяться в промышленности с начала 2000-х годов для изготовления деталей реактивных двигателей, лопаток турбин и других изделий из конструкционных сталей и сплавов цветных металлов [5–10]. Сочетание этих технологий с последующей механической обработкой позволяет добиться высокой эффективности изготовления деталей по сравнению с традиционными технологиями. Стадии производства изделия предшествует предварительное моделирование с целью определения параметров технологии изготовления изделия для обеспечения требуемых эксплуатационных характеристик. При этом достоверность результатов моделирования в значительной мере зависит от качества и адекватности используемой модели процесса. Возможность моделирования технологического процесса представляет значительный интерес и является резервом для оптимизации технологических режимов изготовления деталей, разработки управляющих программ, минимизации дефектов и повышения качества изготовления сложных деталей. Одним из важных факторов процессов электронно-лучевых аддитивных технологий, использующих наплавку проволочного материала, является ориентация подачи проволоки. Стандартной схемой осуществления аддитивной электронно-лучевой наплавки является оплавление электронным пучком проволочного присадочного материала, подаваемого сбоку в зону воздействия электронного пучка. Такая схема аддитивной электронно-лучевой наплавки не обеспечивает равномерность теплового воздействия в наплавляемой области, так как электронный пучок не взаимодействует с частью наплавляемой поверхности в результате его экранировки присадочной проволокой. Разработан ряд моделей этого процесса, посвященных анализу процессов тепломассообмена при аддитивном формообразовании [11–14]. Наиболее эффективным вариантом при электронно-лучевой наплавке является вертикальная подача проволоки, обеспечивающая наиболее стабильное формирование ванны жидкого металла и соответственно наплавленных валиков. При этом для оплавления вертикально подаваемой проволоки целесообразно использовать две электронные пушки, симметрично оплавляющие присадочную проволоку. В работе [15] разработана математическая модель процесса оплавления вертикально оплавляемого проволочного материала двумя симметрично расположенными электронными пучками без учета сил давления паров, а также дополнительных параметров процесса, таких как расположение и угол действия источников тепла, который оказывает значительное влияние на результаты численного моделирования формирования ванны расплава и протекающих в ней гидродинамических процессов. В соответствии с этим целью данной работы служит проведение численных экспериментов для качественного анализа и определения ос-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1