OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 4 2023 79 TECHNOLOGY чтобы определить оптимальные режимы печати. При проведении экспериментов использовалось шесть различных значений тока луча. Значение, при котором получался наиболее качественный образец, обладающий наименьшим количеством дефектов и гладкой поверхностью, использовалось затем для получения оставшихся образцов. Изготовление образцов с помощью электронно-лучевой наплавки В этой работе было напечатано пять экспериментальных образцов с помощью электронно-лучевой технологии 3D-печати проволокой. В результате предварительных работ была определена оптимальная величина тока луча: 30 мА (рис. 3). Первый печатаемый слой имеет самую высокую скорость охлаждения. Если ток луча слишком велик, то это приводит к проплавлению не только проволоки, но и материала подложки. В результате появляется впадина на границе печатаемого образца. Печать следующего слоя будет невозможна. По мере уменьшения тока луча длина траектории печати увеличивается. С возрастанием количества напечатанных слоев снижается скорость охлаждения и идет увеличение общей температуры образца. Исходя из этого, для изготовления образцов были определены Рис. 3. Образец, полученный с помощью электронно-лучевой наплавки проволокой из стали 40Х13 Fig. 3. A specimen obtained by electron-beam surfacing with a 0.4 C-13 Cr steel wire оптимальные режимы печати, при которых можно было формировать заготовку слой за слоем: ток луча 30 мА и скорость подачи проволоки 700 мм/мин [28]. Исследование микроструктуры напечатанных образцов Традиционные методы формирования заготовок (ковка, литье) дают полностью мартенситную структуру для стали 40Х13. При использовании аддитивных технологий в такой стали могут образовываться аустенит и дельта-феррит. В ходе нашей работы мы исследовали микроструктуру сталей. Как показано на рис. 4, напечатанные образцы имеют плотную структуру. На межслоевых границах отсутствуют трещины, и граница расплавленной ванны также отсутствует. Микроструктура изготовленных образцов аналогична микроструктуре стали 40X13 после закалки и низкого отпуска [29–33]. Мартенсит имеет игольчатое строение. Такое поведение объясняется высокой скоростью охлаждения во время затвердевания при электронно-лучевом аддитивном производстве, что облегчает фазовое превращение аустенита в мартенсит. Эти мартенситные иглы со случайной ориентацией значительно меньше, чем мартенситные иглы, образующиеся при литье и закалке нержавеющей стали 40Х13 [26, 27]. При аддитивной печати образца теплота, идущая от нанесенного нового слоя, оказывает влияние на ранее напечатанные слои. Нижележащие слои под печатаемым слоем нагреваются выше температуры аустенизации. Ранее образовавшийся мартенсит превращается в аустенит, и после охлаждения снова образуется остаточный аустенит и мартенсит. Однако если температура недостаточна и ниже температуры аустенизации, то идет процесс отпуска мартенсита, остаточный аустенит снова превращается в мартенсит. Исследование сил резания при механической обработке образцов На третьем этапе нашей работы мы провели исследование сил резания, возникающих при фрезеровании напечатанных образцов. При обработке напечатанных образцов наибольшее внимание в данной работе уделялось составляющим силам Ph и Pv (рис. 5, 6). Это вызвано тем,
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1