Kalashnikov K.N., Gurianov D.A. et.al. 2020 Vol. 22 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 2 2020 42 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вкладывают большие средства на развитие этой отрасли . Из литературы известно , что для 3D- печати металлических изделий может быть использо - ван широкий спектр металлических материа - лов : алюминиевые сплавы [5, 6], в том числе специально разработанные для АТ [7, 8], кон - струкционные стали , в том числе аустенитные и ферритно - перлитные [9, 10], никелевые спла - вы [11, 12], титановые сплавы [13–15] и т . д . При этом АТ подразделяют на два типа в зави - симости от используемых сырьевых материа - лов . Первый тип – порошковые АТ , наиболее известными представителями которых являют - ся методы селективного лазерного плавления (Selective Laser Melting, SLM) и электронно - лучевого плавления (Electron-Beam Melting, EBM), которые характеризуются медленной скоростью процесса печати , но при этом вы - сокой точностью построения заданных трех - мерных моделей малогабаритных изделий [16, 17]. Второй тип – проволочные АТ , к которым относятся электронно - лучевое аддитивное про - изводство (Electron-Beam Additive Manufactur- ing, EBAM) и электронно - дуговое аддитивное производство (Wire Arc Additive Manufactiring, WAAM). Они предназначены для производства крупногабаритных металлических изделий , не требующих высокой точности , и характеризу - ются высокими скоростями процесса [18, 19]. Настоящая работа посвящена исследованию процесса электронно - лучевого аддитивного производства из проволоки титанового сплава ВТ 6. В ранее проведенных работах было выяв - лено влияние геометрии подачи проволоки на процесс формирования изделий этим методом [20]. Полученные данные показали , что такие параметры , как форма и высота печатаемой кон - струкции , угол наклона стенок конструкции от плоскости печати , а также ряд других факторов оказывают существенное влияние на формиру - емую структуру . Это позволяет сделать пред - положение , что тепловые параметры процесса для разных конфигураций печатаемого изделия будут оказывать разное влияние на формирова - ние структуры . В связи с этим необходимо про - ведение анализа влияния тепловых параметров на процесс печати изделий из титанового сплава ВТ 6 методом электронно - лучевого аддитивного производства , для того чтобы выявить законо - мерности формирования структуры и свойств материала при различных параметрах процесса 3D- печати . Методика экспериментального исследования Получение образцов для исследований было выполнено с использованием специально разра - ботанной установки для проволочного электрон - но - лучевого аддитивного производства в ИФПМ СО РАН , Томск , Россия . Схема получения образ - цов и общий вид вакуумной камеры лаборатор - ной установки показаны на рис . 1. В качестве подложки был использован пакет из пластины нержавеющей стали толщиной 6,0 мм и пла - стины из технического титана ВТ 1-0 толщиной 2,5 мм . Пакет размещался следующим образом ( рис . 2): пластина из нержавеющей стали 2 уста - навливалась на охлаждаемый медный стол 1 , сверху устанавливалась пластина из техниче - ского титана 3 , после чего пакет пластин фик - сировался с помощью специальных зажимов 4 . В качестве сырья для аддитивного производства была выбрана сплошная проволока титанового сплава ВТ 6 диаметром 1 мм . Для анализа влияния различных режимов печати был предложен подход , основанный на РДМУ 109, согласно которому были выбраны три управляемых параметра : мощность элек - тронного пучка ( ускоряющее напряжение посто - янно , варьируется ток пучка ), линейная скорость печати и коэффициент заполнения слоя . Под ко - эффициентом заполнения слоя понимается ко - эффициент k = 1, где 1 соответствует 100 %- му заполнению объема одного слоя расплавленным материалом проволоки , количество которой рас - считано автоматически исходя из геометриче - ских параметров печатаемого образца . Другими словами , путем изменения данного коэффици - ента задается объем материала , используемого для формирования одного слоя изделия . Линей - ная скорость печати – это скорость , с которой перемещается рабочий стол в процессе нанесе - ния слоя . Параметры , использованные в данном эксперименте , показаны в табл . 1 и 2. В табл . 1 показаны минимальные (–) и максимальные (+) значения параметров , в то время как в табл . 2 продемонстрировано , каким режимам соответ - ствуют определенные комбинации максималь - ных и минимальных значений параметров .